Interactome mapping of the phosphatidylinositol 3-kinase-mammalian target of rapamycin pathway identifies deformed epidermal autoregulatory factor-1 as a new glycogen synthase kinase-3 interactor.

The phosphatidylinositol 3-kinase-mammalian target of rapamycin (PI3K-mTOR) pathway plays pivotal roles in cell survival, growth, and proliferation downstream of growth factors. Its perturbations are associated with cancer progression, type 2 diabetes, and neurological disorders. To better understand the mechanisms of action and regulation of this pathway, we initiated a large scale yeast two-hybrid screen for 33 components of the PI3K-mTOR pathway. Identification of 67 new interactions was followed by validation by co-affinity purification and exhaustive literature curation of existing information. We provide a nearly complete, functionally annotated interactome of 802 interactions for the PI3K-mTOR pathway. Our screen revealed a predominant place for glycogen synthase kinase-3 (GSK3) A and B and the AMP-activated protein kinase. In particular, we identified the deformed epidermal autoregulatory factor-1 (DEAF1) transcription factor as an interactor and in vitro substrate of GSK3A and GSK3B. Moreover, GSK3 inhibitors increased DEAF1 transcriptional activity on the 5-HT1A serotonin receptor promoter. We propose that DEAF1 may represent a therapeutic target of lithium and other GSK3 inhibitors used in bipolar disease and depression.

The ubiquitin-like protein LC3 regulates the Rho-GEF activity of AKAP-Lbc.

AKAP-Lbc is a member of the A-kinase anchoring protein (AKAP) family that has been recently associated with the development of pathologies, such as cardiac hypertrophy and cancer. We have previously demonstrated that, at the molecular level, AKAP-Lbc functions as a guanine nucleotide exchange factor (GEF) that promotes the specific activation of RhoA. In the present study, we identified the ubiquitin-like protein LC3 as a novel regulatory protein interacting with AKAP-Lbc. Mutagenesis studies revealed that LC3, through its NH(2)-terminal alpha-helical domain, interacts with two binding sites located within the NH(2)-terminal regulatory region of AKAP-Lbc. Interestingly, LC3 overexpression strongly reduced the ability of AKAP-Lbc to interact with RhoA, profoundly impairing the Rho-GEF activity of the anchoring protein and, as a consequence, its ability to promote cytoskeletal rearrangements associated with the formation of actin stress fibers. Moreover, AKAP-Lbc mutants that fail to interact with LC3 show a higher basal Rho-GEF activity as compared with the wild type protein and become refractory to the inhibitory effect of LC3. This suggests that LC3 binding maintains AKAP-Lbc in an inactive state that displays a reduced ability to promote downstream signaling. Collectively, these findings provide evidence for a previously uncharacterized role of LC3 in the regulation of Rho signaling and in the reorganization of the actin cytoskeleton.

The cAMP response element binding protein-2 (CREB-2) can interact with the C/EBP-homologous protein (CHOP).

cAMP response element binding protein-2 (CREB-2) is a basic leucine zipper (bZIP) factor that was originally described as a repressor of CRE-dependent transcription but that can also act as a transcriptional activator. Moreover, CREB-2 is able to function in association with the viral Tax protein as an activator of the human T-cell leukemia virus type I (HTLV-I) promoter. Here we show that CREB-2 is able to interact with C/EBP-homologous protein (CHOP), a bZIP transcription factor known to inhibit CAAT/enhancer-dependent transcription. Cotransfection of CHOP with CREB-2 results in decreased activation driven by the cellular CRE motif or the HTLV-I proximal Tax-responsive element, confirming that CREB-2 and CHOP can interact with each other in vivo.

Arabidopsis Basic Helix-Loop-Helix Transcription Factors MYC2, MYC3, and MYC4 Regulate Glucosinolate Biosynthesis, Insect Performance, and Feeding Behavior.

Arabidopsis thaliana plants fend off insect attack by constitutive and inducible production of toxic metabolites, such as glucosinolates (GSs). A triple mutant lacking MYC2, MYC3, and MYC4, three basic helix-loop-helix transcription factors that are known to additively control jasmonate-related defense responses, was shown to have a highly reduced expression of GS biosynthesis genes. The myc2 myc3 myc4 (myc234) triple mutant was almost completely devoid of GS and was extremely susceptible to the generalist herbivore Spodoptera littoralis. On the contrary, the specialist Pieris brassicae was unaffected by the presence of GS and preferred to feed on wild-type plants. In addition, lack of GS in myc234 drastically modified S. littoralis feeding behavior. Surprisingly, the expression of MYB factors known to regulate GS biosynthesis genes was not altered in myc234, suggesting that MYC2/MYC3/MYC4 are necessary for direct transcriptional activation of GS biosynthesis genes. To support this, chromatin immunoprecipitation analysis showed that MYC2 binds directly to the promoter of several GS biosynthesis genes in vivo. Furthermore, yeast two-hybrid and pull-down experiments indicated that MYC2/MYC3/MYC4 interact directly with GS-related MYBs. This specific MYC-MYB interaction plays a crucial role in the regulation of defense secondary metabolite production and underlines the importance of GS in shaping plant interactions with adapted and nonadapted herbivores.

Interactome analysis reveals that FAM161A, deficient in recessive retinitis pigmentosa, is a component of the Golgi-centrosomal network.

Defects in FAM161A, a protein of unknown function localized at the cilium of retinal photoreceptor cells, cause retinitis pigmentosa, a form of hereditary blindness. By using different fragments of this protein as baits to screen cDNA libraries of human and bovine retinas, we defined a yeast two-hybrid-based FAM161A interactome, identifying 53 bona fide partners. In addition to statistically significant enrichment in ciliary proteins, as expected, this interactome revealed a substantial bias towards proteins from the Golgi apparatus, the centrosome and the microtubule network. Validation of interaction with key partners by co-immunoprecipitation and proximity ligation assay confirmed that FAM161A is a member of the recently recognized Golgi-centrosomal interactome, a network of proteins interconnecting Golgi maintenance, intracellular transport and centrosome organization. Notable FAM161A interactors included AKAP9, FIP3, GOLGA3, KIFC3, KLC2, PDE4DIP, NIN and TRIP11. Furthermore, analysis of FAM161A localization during the cell cycle revealed that this protein followed the centrosome during all stages of mitosis, likely reflecting a specific compartmentalization related to its role at the ciliary basal body during the G0 phase. Altogether, these findings suggest that FAM161A's activities are probably not limited to ciliary tasks but also extend to more general cellular functions, highlighting possible novel mechanisms for the molecular pathology of retinal disease.

Novel Players in the Integrin Signaling Orchestra: TCPTP and MDGI

Metastases are the major cause of cancer deaths. Tumor cell dissemination from the primary tumor utilizes dysregulated cellular adhesion and upregulated proteolytic degradation of the extracellular matrix for progeny formation in distant organs. Integrins are transmembrane adhesive receptors mediating cellcell and cellmatrix interactions that are crucial for regulating cell migration, invasion, proliferation, and survival. Consequently, increased integrin activity is associated with augmented migration and invasion capacity in several cancer types. Heterodimeric integrins consist of an alpha - and beta-subunit that are held together in a bent conformation when the receptor is inactive, but extension and separation of subdomains is observed during receptor activation. Either inside-out or outside-in activation of receptors is possible through the intracellular molecule binding to an integrin cytoplasmic domain or extracellular ligand association with an integrin ectodomain, respectively. Several regulatory binding partners have been characterized for integrin cytoplasmic beta-domains, but the regulators interacting with the cytoplasmic alpha-domains have remained elusive. In this study, we performed yeast two-hybrid screens to identify novel binding partners for the cytoplasmic integrin alpha-domains. Further examination of two plausible candidates revealed a significant coregulatory role of an integrin alpha-subunit for cellular signaling processes. T-cell protein tyrosine phosphatase (TCPTP) showed a specific interaction with the cytoplasmic tail of integrin alpha1. This association stimulated TCPTP phosphatase activity, leading to negative regulation of epidermal growth factor receptor (EGFR) signaling and diminished anchorage-independent growth. Another candidate, mammary-derived growth inhibitor (MDGI), exhibited binding to several different integrin cytoplasmic alpha-tails through a conserved GFFKR sequence. MDGI overexpression in breast cancer cells altered EGFR trafficking and caused a remarkable accumulation of EGFR in the cytoplasm. We further demonstrated in vivo that MDGI expression induced a novel form of anti-EGFR therapy resistance. Moreover, MDGI binding to α-tails retained integrin in an inactive conformation attenuating integrin-mediated adhesion, migration, and invasion. In agreement with these results, sustained MDGI expression in breast cancer patients correlated with an increased 10-year distant disease-free survival. Taken together, the integrin signaling network is far from a complete view and future work will doubtless broaden our understanding further.

Interaction between human cytomegalovirus UL136 protein and ATP1B1 protein

Interplay between the host and human cytomegalovirus (HCMV) has a pivotal role in the outcome of infection. A region (referred to as UL/b’) present in the Toledo strain of HCMV and low passage clinical isolates contains 19 additional genes, which are absent in the highly passaged laboratory strain AD169. Products of the UL/b’ genes may determine the manifestations of HCMV infection in vivo. However, little is known about the host factors, which interact with UL/b’ proteins. This study was conducted to investigate the function of the HCMV UL136 protein. By yeast two-hybrid screening, the β1 subunit of the host Na+/K+-ATPase (ATP1B1) was identified to be a candidate protein, which interacts with the HCMV UL136 protein. The interaction was further evaluated both in vitro by pull-down assay and in vivo by immunofluorescent co-localization. The results showed that the UL136 protein can interact with ATP1B1 in vitro. Co-localization of UL136-EGFP and ATP1B1-DsRed in cell membranes suggests that ATP1B1 was a partner of the UL136 protein. It can be proposed that the HCMV UL136 protein may have important roles in processes such as cell-to-cell spread, and in maintaining cell osmotic pressure and intracellular ion homeostasis during HCMV infection.

TNNI3K is a novel mediator of myofilament function and phosphorylates cardiac troponin I

The phosphorylation of cardiac troponin I (cTnI) plays an important role in the contractile dysfunction associated with heart failure. Human cardiac troponin I-interacting kinase (TNNI3K) is a novel cardiac-specific functional kinase that can bind to cTnI in a yeast two-hybrid screen. The purpose of this study was to investigate whether TNNI3K can phosphorylate cTnI at specific sites and to examine whether the phosphorylation of cTnI caused by TNNI3K can regulate cardiac myofilament contractile function. Co-immunoprecipitation was performed to confirm that TNNI3K could interact with cTnI. Kinase assays further indicated that TNNI3K did not phosphorylate cTnI at Ser23/24 and Ser44, but directly phosphorylated Ser43 and Thr143 in vitro. The results obtained for adult rat cardiomyocytes also indicated that enhanced phosphorylation of cTnI at Ser43 and Thr143 correlated with rTNNI3K (rat TNNI3K) overexpression, and phosphorylation was reduced when rTNNI3K was knocked down. To determine the contractile function modulated by TNNI3K-mediated phosphorylation of cTnI, cardiomyocyte contraction was studied in adult rat ventricular myocytes. The contraction of cardiomyocytes increased with rTNNI3K overexpression and decreased with rTNNI3K knockdown. We conclude that TNNI3K may be a novel mediator of cTnI phosphorylation and contribute to the regulation of cardiac myofilament contraction function.

Contribution de la Glycoprotéine M dans la Sortie de HSV-1

Le Virus Herpès Simplex de type 1 (HSV-1) est un agent infectieux qui cause l’herpès chez une grande proportion de la population mondiale. L’herpès est généralement considéré comme une maladie bénigne dont la forme la plus commune est l'herpès labial (communément appelé « bouton de fièvre »), mais elle peut se révéler très sérieuse et causer la cécité et l’encéphalite, voir létale dans certain cas. Le virus persiste toute la vie dans le corps de son hôte. Jusqu'à présent, aucun traitement ne peut éliminer le virus et aucun vaccin n’a été prouvé efficace pour contrôler l’infection herpétique. HSV-1 est un virus avec un génome d’ADN bicaténaire contenu dans une capside icosaèdrale entourée d’une enveloppe lipidique. Treize glycoprotéines virales se trouvent dans cette enveloppe et sont connues ou supposées jouer des rôles distincts dans différentes étapes du cycle de réplication viral, incluant l'attachement, l'entrée, l’assemblage, et la propagation des virus. La glycoprotéine M (gM) qui figure parmi ces glycoprotéines d’enveloppe, est la seule glycoprotéine non essentielle mais est conservée dans toute la famille herpesviridae. Récemment, l’homologue de gM dans le Pseudorabies virus (PRV), un autre herpesvirus, a été impliqué dans la phase finale de l’assemblage (i.e. l’enveloppement cytoplasmique) au niveau du réseau trans-Golgi (TGN) en reconnaissant spécifiquement des protéines tégumentaires et d’autres glycoprotéines d’enveloppe ([1]). Toutefois, il a été proposé que cette hypothèse ne s’applique pas pour le HSV-1 ([2]). De plus, contrairement à la localisation au TGN dans les cellules transfectées, HSV-1 gM se localise dans la membrane nucléaire et sur les virions périnucléaires durant une infection. L’objectif du projet présenté ici était d’éclaircir la relation de la localisation et la fonction de HSV-1 gM dans le contexte d’une infection. Dans les résultats rapportés ici, nous décrivons tout abord un mécanisme spécifique de ciblage nucléaire de HSV-1 gM. En phase précoce d’une infection, gM est ciblée à la membrane nucléaire d'une manière virus ii dépendante. Cela se produit avant la réorganisation du TGN normalement induite par l’infection et avant que gM n’entre dans la voie de sécrétion. Ce ciblage nucléaire actif et spécifique de gM ne semble pas dépendre des plusieurs des partenaires d’interaction proposés dans la littérature. Ces données suggèrent que la forme nucléaire de gM pourrait avoir un nouveau rôle indépendant de l’enveloppement final dans le cytoplasme. Dans la deuxième partie du travail présenté ici, nous avons concentré nos efforts sur le rôle de gM dans l’assemblage du virus en phase tardive de l’infection et en identifiant un domaine critique de gM. Nos résultats mettent en valeur l’importance du domaine carboxyl-terminal cytoplasmique de gM dans le transport de gM du réticulum endoplasmique (RE) à l’appareil de Golgi, dans l’enveloppement cytoplasmique et la propagation intercellulaire du virus. Ainsi, l’export du RE de gM a été complètement compromis dans les cellules transfectées exprimant un mutant de gM dépourvu de sa région C-terminale. La délétion la queue cytoplasmique de gM cause une réduction légère du titre viral et de la taille des plaques. L'analyse de ces mutants par microscopie électronique a démontré une accumulation des nucléocapsides sans enveloppe dans le cytoplasme par rapport aux virus de type sauvage. Étrangement, ce phénotype était apparent dans les cellules BHK mais absent dans les cellules 143B, suggérant que la fonction de gM dépende du type cellulaire. Finalement, le criblage de partenaires d’interaction du domaine C-terminal de gM identifiés par le système de double-hybride nous a permis de proposer plusieurs candidats susceptibles de réguler la fonction de gM dans la morphogénèse et la propagation de virus.

Régulation de l’identité des membres postérieurs par le facteur de transcription à boîte T Tbx4

Bien que partageant une homologie structurelle évidente, les membres antérieurs (MA) sont toujours différents des membres postérieurs (MP). Ceci suggère l’existence d’un programme générique de formation d’un membre, un bauplan, qui doit être modulé de façon spécifique pour engendrer cette différence antéro-postérieure de l’identité. Nous avons donc voulu identifier les mécanismes déployés durant l’évolution pour permettre la mise en place de l’identité des membres. Le laboratoire avait précédemment caractérisé, chez les souris où le gène Pitx1 est inactivé, une transformation partielle des MP en MA couplée à une perte de croissance. Nous avons donc cherché à comprendre les mécanismes en aval de Pitx1 dans la détermination de l’identité postérieure. Notre démarche nous a permis d’identifier les gènes affectés par la perte de Pitx1 dans les MP, où nous avons confirmé une dérégulation de l’expression de Tbx4. Tbx4 et Tbx5 sont des candidats évidents pour déterminer l’identité, leur expression étant restreinte aux MP et MA, respectivement, mais leur implication dans ce processus était sujette à controverse. Nous avons donc évalué l’apport de Tbx4 en aval de Pitx1 dans les processus d’identité en restaurant son expression dans les MP des souris Pitx1-/-. Ce faisant, nous avons pu montrer que Tbx4 est capable de pallier la perte de Pitx1 dans le MP, en rétablissant à la fois les caractères d’identité postérieure et la croissance. En parallèle, nous avons montré que Tbx5 était capable de rétablir la croissance mais non l’identité des MP Pitx1-/-, démontrant ainsi de façon définitive une propriété propre à Tbx4 dans la détermination de l’identité des membres postérieure. La caractérisation de l’activité transcriptionnelle de Tbx4 et Tbx5 nous a permis de mettre en évidence un domaine activateur conservé mais aussi un domaine spécifique à Tbx4, répresseur de la transcription. Par ailleurs, une mutation faux-sens de TBX4 dans les patients atteints du syndrome coxo-podo-patellaire, TBX4Q531R, inactive le domaine répresseur, empêchant la compensation de l’identité mais non de la croissance des MP dépourvus de Pitx1, démontrant l’importance de cette fonction dans l’identité postérieure. La caractérisation de l’activité répressive de Tbx4, qui se manifeste seulement dans les membres postérieurs démontre l’importance de cette fonction dans l’identité postérieure. Nous avons aussi été en mesure d’identifier un corépresseur qui est suffisant pour supporter cette activité de Tbx4. Enfin, nous avons pu aussi démontrer l’activité transcriptionnelle d’un représentant du gène ancestral, présent chez Amphioxus, qui se comporte strictement comme un activateur et semble dépourvu du domaine répresseur. En somme, nous avons précisé le rôle de Tbx4 et Tbx5, ainsi que leur mécanisme, dans la détermination de l’identité des membres. Globalement, nos travaux permettent d’élaborer une théorie où une divergence d’activité transcriptionnelle de Tbx4 et Tbx5 est responsable de l’identité des membres et même entrevoir que cette divergence d’activité soit à la base de son apparition durant l’évolution.

Les partenaires d'interactions de Cirhin, la protéine portant la mutation responsable de la Cirrhose Amérindienne Infantile (NAIC)

La Cirrhose Amérindienne Infantile (CAI, NAIC) est une forme de cholestase non-syndromique héréditaire à transmission autosomique récessive, décrite uniquement chez les enfants autochtones du Nord-Ouest québécois et issue d’un effet fondateur. La maladie se présente d’abord sous la forme d’une jaunisse néonatale chez un enfant autrement en bonne santé, qui progresse en cirrhose de type biliaire dans l’enfance et dans l’adolescence. Le taux de survie à l’âge adulte est inférieur à 50% et la seule thérapie efficace à ce jour pour les patients avancés dans la maladie demeure la transplantation hépatique. Les recherches antérieures menées par le groupe ont permis d’identifier le locus ainsi que le gène responsable de NAIC, qui encode la protéine nucléolaire Cirhin. Cirhin est exprimée uniquement dans le foie et tous les patients sont homozygotes pour la mutation R565W. La fonction de Cirhin est inconnue, mais les motifs WD40 retrouvés dans sa séquence indiquent qu’elle participerait à des interactions protéine-protéine et serait impliquée dans un mécanisme moléculaire de base. Cirhin interagit avec la protéine nucléaire Cirip, qui a un effet positif important sur la transcription de l’élément activateur HIV-1 LTR et qui a un rôle dans la prolifération cellulaire. L’interaction de Cirhin et Cirip est affectée par la mutation R565W. À l’aide de la technique du double hybride chez la levure, la protéine nucléolaire Nol11 a été identifiée comme étant un partenaire d’interaction de Cirhin. Par son interaction avec MARK3 et c-Myc, Nol11 serait impliquée dans des processus cellulaires tels que le contrôle du cycle cellulaire, la polarité, la croissance cellulaire et possiblement la biogenèse des ribosomes. La portion C-terminale de Nol11 interagirait avec Cirhin, et la mutation R565W abolit cette interaction. Le résidu R565 serait donc important pour la fonctionnalité de Cirhin.

Funktionsanalysen der Domänen des Vacuolin B und die Rolle des filamentösen Actins am Vacuolin B-positiven Kompartiment im endocytotischen Transit in Dictyostelium discoideum

Ähnlich wie in Säugerzellen ist das neutrale Postlysosom in Dictyostelium discoideum von einem Coat aus filamentösem Actin umgeben. In dieser Arbeit wurde der Frage nach der Funktion dieses Actin-Cytoskeletts am späten Endosom nachgegangen. Hierzu wurde zunächst eine Analyse der Domänen des Vacuolin B durchgeführt, das als bisher spätester bekannter Marker im Endocytoseweg in Dictyostelium discoideum das neutrale, postlysosomale Kompartiment dekoriert. In einer Yeast Two Hybrid-Analyse wurden die Bereiche des Vacuolin B identifiziert, die für eine Selbst-Interaktion des Proteins notwendig und ausreichend sind. Es handelt sich dabei um die coiled-coil-Domäne und einen daran anschließenden, 18 Aminosäuren langen, alpha-helicalen Abschnitt. Diesem helicalen Bereich scheint die Funktion einer modifizierenden, die coiled-coil-Ausbildung vermittelnden oder initiierenden Faltungseinheit zuzukommen. Sie weist jedoch nicht die typischen Merkmale einer trigger-Helix auf. Lokalisationsuntersuchungen mit GFP-Deletionskonstrukten zeigten, dass es einen Zusammenhang zwischen Interaktionsfähigkeit und Bindung des Vacuolin an die Oberfläche später Endosomen gibt: Eine korrekte Lokalisation und Membranassoziation waren nur dann zu beobachten, wenn in der Yeast Two Hybrid-Analyse eine Interaktion nachgewiesen werden konnte. Es wurden die für die Lokalisation und Assoziation mit der vacuolären Membran notwendigen Sequenzbereiche identifiziert; diese waren jedoch nicht hinreichend. Vermutlich sind hierfür auch Sequenzen des N-Terminus notwendig. Die erhobenen Daten legen weiterhin eine Bedeutung der hydrophoben Domäne des Vacuolin B für die korrekte Faltung des Proteins nahe. Im Anschluss an die Domänenanalyse wurde Vacuolin dazu benutzt, durch Herstellung von Hybridproteinen Actin-interagierende Proteine gezielt an das späte Endosom zu transportieren. Es wurde deren Einfluss auf den lokalen Actin Coat und den endocytotischen Transit untersucht. Zwei Actin-bindende Proteine mit depolymerisierender Wirkung konnten im Rahmen dieser Arbeit getestet werden, nämlich Severin und Cofilin. Die Schwächung des lokalen Actin Coats durch das Vorhandensein von Severin an der späten Vacuole war nicht eindeutig festzustellen. Severin am Postlysosom führte nicht zu einer Veränderung der Transitkinetik von Flüssigphasenmarker. Allerdings konnte ein Defekt in der Phagocytose festgestellt werden. Es könnte hierbei ein Zusammenhang zwischen der Mobilisierung von intrazellulärem Calcium während der Partikelaufnahme und der Calcium-abhängigen Regulation der Severin-Aktivität bestehen. Das Hybridprotein aus Vacuolin und Cofilin zeigte neben einer Assoziation mit der vacuolären Membran auch eine Lokalisation im Cytoplasma und Cortex der Zellen. Mit der Lokalisation im Cytoplasma und Cortex korrelierte eine Veränderung der endocytotischen Aktivität. Das Vacuolin-Cofilin-Fusionsprotein am Postlysosom rief einen Verlust des lokalen Actin Coats hervor. Dies führte zu einer traubenförmigen Assoziation der späten Endosomen; exocytotische Parameter blieben jedoch unbeeinflusst. Aufgrund der hier erhobenen Daten kann vermutet werden, dass der Actin Coat am Postlysosom dazu dient, eine Agglutination dieser Endosomen zu inhibieren. Dies könnte ein Schutzmechanismus zum Ausschluss von Docking- und Fusionsereignissen sein.

On the function of the Dictyostelium Argonaute A protein (AgnA) in epigenetic gene regulation

With molecular biology methods and bioinformatics, the Argonaute proteins in Dictyostelium discoideum were characterized, and the function of the AgnA protein in RNAi and DNA methylation was investigated, as well as cellular features. Also interaction partners of the PAZ-Piwi domain of AgnA (PAZ-PiwiAgnA) were discovered. The Dictyostelium genome encodes five Argonaute proteins, termed AgnA/B/C/D/E. The expression level of Argonaute proteins was AgnB/D/E > AgnA > AgnC. All these proteins contain the characteristic conserved of PAZ and Piwi domains. Fluorescence microscopy revealed that the overexpressed C-terminal GFP-fusion of PAZ-PiwiAgnA (PPWa-GFP) localized to the cytoplasm. Overexpression of PPWa-GFP leaded to an increased gene silencing efficiency mediated by RNAi but not by antisense RNA. This indicated that PAZ-PiwiAgnA is involved in the RNAi pathway, but not in the antisense pathway. An analysis of protein-protein interactions by a yeast-two-hybrid screen on a cDNA library from vegetatively grown Dictyostelium revealed that several proteins, such as EF2, EF1-I, IfdA, SahA, SamS, RANBP1, UAE1, CapA, and GpdA could interact with PAZ-PiwiAgnA. There was no interaction between PAZ-PiwiAgnA and HP1, HelF and DnmA detected by direct yeast-two-hybrid analysis. The fluorescence microscopy images showed that the overexpressed GFP-SahA or IfdA fusion proteins localized to both cytoplasm and nuclei, while the overexpressed GFP-SamS localized to the cytoplasm. The expression of SamS in AgnA knock down mutants was strongly down regulated on cDNA and mRNA level in, while the expression of SahA was only slightly down regulated. AgnA knock down mutants displayed defects in growth and phagocytosis, which suggested that AgnA affects also cell biological features. The inhibition of DNA methylation on DIRS-1 and Skipper retroelements, as well as the endogenous mvpB and telA gene, observed for the same strains, revealed that AgnA is involved in the DNA methylation pathway. Northern blot analysis showed that Skipper and DIRS-1 were rarely expressed in Ax2, but the expression of Skipper was upregulated in AgnA knock down mutants, while the expression of DIRS-1 was not changed. A knock out of the agnA gene failed even though the homologous recombination of the disruption construct occurred at the correct site, which indicated that there was a duplication of the agnA gene in the genome. The same phenomenon was also observed in ifdA knock out experiments.

Molecular characterization of Arabidopsis thaliana PUF proteins - binding specificity and target candidates

PUF proteins regulate both stability and translation through sequence-specific binding to the 3` UTR of target mRNA transcripts. Binding is mediated by a conserved PUF domain, which contains eight repeats of approximately 36 amino acids each. Found in all eukaryotes, they have been related to several developmental processes. Analysis of the 25 Arabidopsis Pumilio (APUM) proteins presenting PUF repeats reveals that 12 (APUM-1 to APUM-12) have a PUF domain with 50-75% similarity to the Drosophila PUF domain. Through three-hybrid assays, we show that APUM-1 to APUM-6 can bind specifically to the Nanos response element sequence recognized by Drosophila Pumilio. Using an Arabidopsis RNA library in a three-hybrid screening, we were able to identify an APUM-binding consensus sequence. Computational analysis allowed us to identify the APUM-binding element within the 3` UTR in many Arabidopsis transcripts, even in important mRNAs related to shoot stem cell maintenance. We demonstrate that APUM-1 to APUM-6 are able to bind specifically to APUM-binding elements in the 3` UTR of WUSCHEL, CLAVATA-1, PINHEAD/ZWILLE and FASCIATA-2 transcripts. The results obtained in the present study indicate that the APUM proteins may act as regulators in Arabidopsis through an evolutionarily conserved mechanism, which may open up a new approach for investigating mRNA regulation in plants.

Human regulatory protein Ki-1/57 has characteristics of an intrinsically unstructured protein

The human protein Ki-1/57 was first identified through the cross reactivity of the anti-CD30 monoclonal antibody Ki-1; in Hodgkin lymphoma cells. The expression of Ki-1/57 in diverse cancer cells and its phosphorylation in peripheral blood leukocytes after mitogenic activation suggested its possible role in cell signaling. Ki-1/57 interacts with several other regulatory proteins involved in cellular signaling, transcriptional regulation and RNA metabolism, suggesting it may have pleiotropic functions. In a previous spectroscopic analysis, we observed a low content of secondary structure for Ki-1/57 constructs. Here, Circular dichroism experiments, in vitro RNA binding analysis, and limited proteolysis assays of recombinant Ki-1/57(122-413) and proteolysis assays of endogenous full length protein from human HEK293 cells suggested that Ki-1/57 has characteristics of an intrinsically unstructured protein. Small-angle X-ray scattering (SAXS) experiments were performed with the C-terminal fragment Ki-1/57(122-413). These results indicated an elongated shape and a partially unstructured conformation of the molecule in solution, confirming the characteristics of an intrinsically unstructured protein. Experimental curves together with ab initio modeling approaches revealed an extended and flexible molecule in solution. An elongated shape was also observed by analytical gel filtration. Furthermore, sedimentation velocity analysis suggested that Ki-1/57 is a highly asymmetric protein. These findings may explain the functional plasticity of Ki-1/57, as suggested by the wide array of proteins with which it is capable of interacting in yeast two-hybrid interaction assays.