Phosphorylation dependent stability control of the deneddylase DenA and its impact on Aspergillus nidulans development

Abstract

Zusammenfassung Ein fehlerhafter Proteinabbau führt in höheren Eukaryoten zu diversen Krankheiten wie z.B. neurodegenerativen Störungen und Krebs. Es ist daher bedeutend die Regulationsmechanismen des Proteinabbaus zu verstehen. Intrazelluläre Proteine werden spezifisch durch das Ubiquitin-Proteasome System abgebaut. Cullin-RING Ligasen, welche durch das ubiquitin-ähnliche Protein Nedd8 aktiviert werden, binden und markieren das Zielprotein mit Ubiquitin. Diese ubiquitinierten Proteine werden durch das 26S Proteasome abgebaut. Die zwei Deneddylasen DenA und COP9 Signalosome (CSN) entfernen Nedd8 von unterschiedlichen Substraten. Diese Arbeit zeigt im Modellorganismus Aspergillus nidulans, dass DenA aus einer Kernfraktion sowie einer dynamischen zytoplasmatischen Subpopulation besteht. Zudem wird (A) das Zusammenspiel zwischen DenA und CSN im Kern untersucht und (B) die bisher unbekannte Phosphatase DipA, welche an der Regulation des zytoplasmatischen DenA und an der Zelldifferenzierung beteiligt ist, charakterisiert. (A) Eine erhöhte DenA Konzentration kann teilweise das Fehlen eines aktiven CSN kompensieren, indem es der Akkumulation an neddylierten Proteinen und damit CSN assoziierten Entwicklungsstörungen entgegenwirkt. Beide pilzlichen Deneddylasen haben somit unterschiedliche aber auch überlappende Funktionen. Zusätzlich zeigt sich, dass die DenA Kernfraktion, welche mit dem CSN interagiert, in der pilzlichen Entwicklung durch fünf benachbarte CSN Untereinheiten destabilisiert wird. Da diese Untereinheiten eine funktionelle Oberfläche bilden ist anzunehmen, dass die Interaktion von DenA mit dieser Oberfläche wichtig für die Stabilitätskontrolle der DenA Kernsubpopulation ist. (B) Zytoplasmatisches DenA wird zusammen mit DipA transportiert und akkumuliert an den Septen. Fehlt DipA erhöht sich die DenA Stabilität. Somit spielt DipA eine wichtige Rolle in der zytoplasmatischen DenA Stabilitätskontrolle. Zusätzlich führt das Fehlen von DipA zu einer erhöhten Septenbildung und Defekten in der lichtabhängigen Zellentwicklung des Pilzes. DipA wird somit, neben der DenA Stabilitätskontrolle, für die Zelldifferenzierung benötigt. Die Stabilität der zwei DenA Subpopulationen wird zusätzlich durch Phosphorylierung reguliert. Während vegetativen Bedingungen wird DenA durch die Phosphorylierung von S243 und S245 stabilisiert, was für die Initiierung der nachfolgenden asexuellen Entwicklung wichtig ist. Anschließend wird DenA durch eine Änderung des Phosphorylierungsmusters destabilisiert und abgebaut. Zusammenfassend zeigt diese Studie Einblicke in komplexe Mechanismen des DenA Proteinabbaus, welche womöglich auch in höheren Eukaryoten relevant sind.