Mapping eIF5A binding sites for Dys1 and Lia1: In vivo evidence for regulation of eIF5A hypusination

The evolutionarily conserved factor eIF5A is the only protein known to undergo hypusination, a unique posttranslational modification triggered by deoxyhypusine synthase (Dys1). Although eIF5A is essential for cell viability, the function of this putative translation initiation factor is still obscure. To identify eIF5A-binding proteins that could clarify its function, we screened a two-hybrid library and identified two eIF-5A partners in S. cerevisiae: Dys1 and the protein encoded by the gene YJR070C, named Lia1 (Ligand of eIF5A). The interactions were confirmed by GST pulldown. Mapping binding sites for these proteins revealed that both eIF5A domains can bind to Dys1, whereas the C-terminal domain is sufficient to bind Lia1. We demonstrate for the first time in vivo that the N-terminal α-helix of Dys1 can modulate enzyme activity by inhibiting eIF5A interaction. We suggest that this inhibition be abrogated in the cell when hypusinated and functional eIF5A is required. © 2003 Published by Elsevier B.V. on behalf of the Federation of European Biochemical Societies.

Resistência a cobre em Xanthomonas axonopodis pv. citri. Estudos de caracterização molecular e bioquímica de genes e proteínas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Análise funcional e estrutural da proteína Pub 1 de Saccharomyces cerevisiae

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Papel da proteína ZapA na divisão celular e patogenicidade de Xanthomonas citri subsp. citri

Pós-graduação em Ciências Biológicas (Microbiologia Aplicada) - IBRC

MxA interacts with and is modified by the SUMOylation machinery

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

DivIVA-Mediated Polar Localization of ComN, a Posttranscriptional Regulator of Bacillus subtilis

ComN (YrzD) is a small, 98-amino-acid protein recently shown to be involved in the posttranscriptional control of the late competence comE operon in Bacillus subtilis. We show here that ComN localizes to the division site and cell poles in a DivIVA-dependent fashion. Yeast two-hybrid and glutathione S-transferase pulldown experiments showed that ComN interacts directly with DivIVA. ComN is not essential for the polar assembly of the core competence DNA uptake machinery. Nevertheless, polar localization of ComN should play some role in competence acquisition because delocalization of ComN leads to a small reduction in competence efficiency. We found that ComN promotes the accumulation of its target comE mRNA to septal and polar sites. Thus, we speculate that localized translation of ComE proteins may be required for efficient competence development. Our results underscore the versatility of DivIVA as a promoter of the differentiation of bacterial poles and demonstrate that the repertoire of polarly localized molecules in B. subtilis is broad, including a regulator of gene expression and its target mRNA. Moreover, our findings suggest that mRNA localization may play a role in the subcellular organization of bacteria.

Funktion der C 4-Dicarboxylat-Transporter DctA und DcuB als Co-Sensoren von DcuS in Escherichia coli

Escherichia coli kann C4-Dicarboxylate sowohl unter aeroben als auch unter anaeroben Bedingungen zur Energiekonservierung nutzen. Die Synthese der beteiligten Transporter und Enzyme wird auf der Transkriptionsebene durch das Zweikomponentensystem DcuSR reguliert. DcuS ist der Sensor für C4-Dicarboxylate. Der Antwortregulator DcuR wird von DcuS aktiviert und induziert die Expression des C4-Dicarboxylat-Transporters DctA unter aeroben Verhältnissen. Anaerob verstärkt DcuSR die Expression des Fumarat/Succinat-Antiporters DcuB, der Fumarase B und der Fumaratreduktase FrdABCD. DctA und DcuB agieren als Co-Sensoren von DcuS und üben einen negativen Effekt auf die Genexpression von dctA bzw. dcuB aus.rnIn dieser Arbeit wurde die Funktion von DctA und DcuB als Co-Sensoren von DcuS untersucht. Sowohl für DcuB als auch für DctA wurde eine direkte Protein-Protein-Interaktion mit DcuS über ein bakterielles Two-Hybrid System nachgewiesen. DcuS bildete ein Transporter-Sensor-Cluster mit DctA und DcuB. C-terminale Verkürzung und die Mutagenese einzelner Aminosäuren der C-terminalen Helix 8b von DctA führten zu einem Verlust der Interaktion mit DcuS. Mit dieser Interaktion gingen sowohl die regulatorische Funktion als auch die Transportfunktion der Punktmutante DctA-L414A verloren. Ein Verlust der Interaktion wurde ebenfalls zwischen einer konstitutiv aktiven DcuS-Mutante und wildtypischem DctA beobachtet. Ebenso zeigte sich eine partielle Reduktion der Interaktion von DcuS mit DctA, wenn DcuS nach der zweiten Transmembranhelix verkürzt wurde. Die Interaktion zwischen DcuS und DctA wurde durch den Effektor Fumarat modifiziert, ging aber nicht komplett verloren.rnDctA konnte in verschiedenen Plasmidsystemen überproduziert werden und bildete Homotrimere. Die Topologie von DctA wurde mit experimentellen und in silico Methoden aufgeklärt. DctA ähnelt der Struktur und Topologie des Aminosäuretransporters Glt aus Pyrococcus horikoshii. DctA besitzt acht Transmembranhelices mit einem cytosolischen N- und C-Terminus sowie zwei Haarnadelschleifen. Die Substratbindung findet höchstwahrscheinlich in den Haarnadelschleifen statt und der Transport erfolgt nach dem „alternating access“ Modell.rnAußerdem wurde die Funktion des Transporters YfcC untersucht. Das Gen yfcC wurde mit Schlüsselgenen des Acetatstoffwechsels co-transkribiert. In yfcC-Deletionsstämmen zeigte sich ein stammspezifischer Defekt bei Wachstum mit Acetat und Transport von Acetat.

Bindeprotein-abhängige DctS-Sensorkinasen aus Bacillus subtilis und Geobacillus kaustophilus

Das Enterobakterium Escherichia coli sowie das Bodenbakterium Bacillus subtilis können C4-Dicarbonsäuren als aerobe Kohlenstoffquelle zur Energiekonservierung nutzen. Die Regulation des C4-Dicarboxylatstoffwechsels erfolgt in E. coli und B. subtilis durch das Zweikomponentensystem DcuSREc bzw. DctSRBs, bestehend aus einer Sensorkinase und einem Responseregulator. Diese kontrollieren die Expression des C4-Dicarboxylat-Transporters DctA. Der Sensor DcuSEc benötigt für seine Funktion im aeroben Stoffwechsel den Transporter DctA als Cosensor. Für das DctSRBs-System gibt es Hinweise aus genetischen Untersuchungen, dass DctSBs das Bindeprotein DctBBs und möglicherweise auch DctABs als Cosensoren für seine Funktion benötigt. In dieser Arbeit sollte ein direkter Nachweis geführt werden, ob DctBBs und DctABs gemeinsam oder nur jeweils eine der Komponenten als Cosensoren für DctSBs fungieren. Sowohl für DctBBs als auch für DctABs wurde eine direkte Protein-Protein-Interaktion mit DctSBs durch zwei in vivo Interaktionsmethoden nachgewiesen. Beide Methoden beruhen auf der Co-Reinigung der Interaktionspartner mittels Affinitätschromatographie und werden je nach Affinitätssäule als mSPINE oder mHPINE (Membrane Strep/His-Protein INteraction Experiment) bezeichnet. Die Interaktion von DctSBs mit DctBBs wurde zusätzlich über ein bakterielles Two-Hybrid System nachgewiesen. Nach Coexpression mit DctSBs interagieren DctABs und DctBBs in mSPINE-Tests gleichzeitig mit der Sensorkinase. DctSBs bildet somit eine sensorische DctS/DctA/DctB-Einheit in B. subtilis und das Bindeprotein DctBBs agiert nur als Cosensor, nicht aber als Transport-Bindeprotein. Eine direkte Interaktion zwischen dem Transporter DctABs und dem Bindeprotein DctBBs besteht nicht. Transportmessungen belegen, dass der DctA-vermittelte Transport von [14C]-Succinat unabhängig ist von DctBBs. Außerdem wurde untersucht, ob Zweikomponentensysteme aus anderen Bakteriengruppen nach einem ähnlichen Schema wie DcuSREc bzw. DctSRBs aufgebaut sind. Das thermophile Bakterium Geobacillus kaustophilus verfügt über ein DctSR-System, welches auf genetischer Ebene mit einem Transporter des DctA-Typs und einem DctB-Bindeprotein geclustert vorliegt. Die Sensorkinase DctSGk wurde in E. coli heterolog exprimiert und gereinigt. Diese zeigt in einer E. coli DcuS-Insertionsmutanten Komplementation der DcuS-Funktion und besitzt dabei Spezifität für die C4-Dicarbonsäuren Malat, Fumarat, L-Tartrat und Succinat sowie für die C6-Tricarbonsäure Citrat. In Liposomen rekonstituiertes DctSGk zeigt Autokinase-Aktivität nach Zugabe von [γ-33P]-ATP. Der KD-Wert für [γ-33P]-ATP der Kinasedomäne von DctSGk liegt bei 43 μM, die Affinität für ATP ist damit etwa 10-fach höher als in DcuSEc.

Signalerkennung und Signaltransduktion im DctA,DcuS-Sensor-Regulatorkomplex von Escherichia coli.

E. coli ist in der Lage unter aeroben sowie anaeroben Bedingungen C4-Dicarbonsäuren zur Energiekonservierung zu nutzen. Das DcuS/DcuR-Zweikomponentensystem detektiert diese und reguliert die Gene für den C4-Dicarboxylat-Transport und Metabolismus. Dabei hängt die Sensitivität der Sensorkinase DcuS für C4-Dicarbonsäuren von der Anwesenheit des aeroben Symporters DctA oder des anaeroben Antiporters DcuB ab. Diese bifunktionalen Transporter bilden mit DcuS über direkte Protein-Protein-Wechselwirkungen Sensoreinheiten. In dieser Arbeit wurden die Funktionen von DctA und DcuS im DctA/DcuS-Sensorkomplex analysiert. Mit DctA(S380D) wurde eine Variante des Transporters identifiziert, in der die regulatorische Eigenschaft von der katalytischen Funktion entkoppelt ist. Stämme von E. coli, die den DctA(S380D)/DcuS-Sensorkomplex enthielten, waren in der Lage C4-Dicarbonsäuren wahrzunehmen, obwohl die Transportfunktion von DctA inaktiviert war. Zudem wurden Unterschiede in den Substratspektren von DctA und DcuS festgestellt. Citrat, ein guter Effektor des DctA/DcuS-Sensorkomplexes, wurde durch DctA nicht gebunden oder transportiert. Anhand von Titrationsexperimenten mit variierenden DctA-Mengen wurde außerdem nachgewiesen, dass die Sensitivität von DcuS für seine Effektoren von der DctA-Konzentration abhängig ist. Es konnte gezeigt werden, dass DctA im DctA/DcuS-Sensorkomplex nicht an der Erkennung von C4-Dicarbonsäuren beteiligt ist. DcuS stellt die Signaleingangsstelle des Komplexes dar, während DctA durch seine Anwesenheit die Sensorkinase in eine funktionsbereite oder sensitive Form überführt, die auf Effektoren reagieren kann. Darüber hinaus wurde die Rolle der Transmembranhelices TM1 und TM2 von DcuS für die Funktion und Dimerisierung der Sensorkinase untersucht. Durch Sequenzanalysen wurden „SmallxxxSmall“-Motive, deren Relevanz als Dimerisierungsschnittstellen bereits in Transmembranhelices anderer Proteine nachgewiesen wurde, in TM1 sowie TM2 identifiziert. Die Homodimerisierung beider Transmembrandomänen wurde im GALLEX Two-Hybrid System nachgewiesen, wobei die TM2-TM2-Interaktion stärker war. Die Substitution G190A/G194A im SxxxGxxxG-Tandemmotiv von TM2 rief zudem einen deutlichen Funktionsverlust der Sensorkinase hervor. Dieser Aktivitätsverlust korrelierte mit Störungen der Homodimerisierung von TM2(G190A/G194A) sowie DcuS(G190A/G194A) bei bakteriellen Two-Hybrid Messungen im GALLEX- bzw. BACTH-System. Demzufolge agiert Transmembranhelix 2 mit seinem SxxxGxxxG-Sequenzmotiv als wesentliche Homodimerisierungsstelle in DcuS. Die Dimerisierung von DcuS ist essentiell für die Funktion der Histidinkinase. Zusätzlich wurde bei fluoreszenzmikroskopischen Studien durch Koexpression von DcuS bzw. DctA die zelluläre Kolokalisierung von DctA und DcuR mit DcuS sowie DauA mit DctA nachgewiesen. Die DctA/DcuS-Sensoreinheit kann demnach zum DauA/DctA/DcuS/DcuR-Komplex erweitert werden.

Acute Regulation of Renal Na+/H+ Exchanger NHE3 by Dopamine: Role of Protein Phosphatase 2A

Nephrogenic dopamine is a potent natriuretic paracrine/autocrine hormone that is central for mammalian sodium homeostasis. In the renal proximal tubule, dopamine induces natriuresis partly via inhibition of the sodium/proton exchanger NHE3. The signal transduction pathways and mechanisms by which dopamine inhibits NHE3 are complex and incompletely understood. This manuscript describes the role of the serine/threonine protein phosphatase 2A (PP2A) in the regulation of NHE3 by dopamine. The PP2A regulatory subunit B56 delta (coded by the Ppp2r5d gene) directly associates with more than one region of the carboxy-terminal hydrophilic putative cytoplasmic domain of NHE3 (NHE3-cyto), as demonstrated by yeast-two-hybrid, co-immunoprecipitation, blot overlay and in vitro pull-down assays. Phosphorylated NHE3-cyto is a substrate for purified PP2A in an in vitro dephosphorylation reaction. In cultured renal cells, inhibition of PP2A by either okadaic acid or by overexpression of the simian virus 40 (SV40) small t antigen blocks the ability of dopamine to inhibit NHE3 activity and to reduce surface NHE3 protein. Dopamine-induced NHE3 redistribution is also blocked by okadaic acid ex vivo in rat kidney cortical slices. These studies demonstrate that PP2A is an integral and critical participant in the signal transduction pathway between dopamine receptor activation and NHE3 inhibition. Key words: Natriuresis, Sodium transport, Signal transduction.

Characterization of the bovine IkappaB kinases (IKK)alpha and IKKbeta, the regulatory subunit NEMO and their substrate IkappaBalpha

The Nuclear factor (NF)-kappaB signalling pathway plays a critical role in the regulation and coordination of a wide range of cellular events such as cell growth, apoptosis and cell differentiation. Activation of the IKK (inhibitor of NF-kappaB kinase) complex is a crucial step and a point of convergence of all known NF-kappaB signalling pathways. To analyse bovine IKKalpha (IKK1), IKKbeta (IKK2) and IKKgamma (or NF-kappaB Essential MOdulator, NEMO) and their substrate IkappaBalpha (Inhibitor of NF-kappaB), the corresponding cDNAs of these molecules were isolated, sequenced and characterized. A comparison of the amino acid sequences with those of their orthologues in other species showed a very high degree of identity, suggesting that the IKK complex and its substrate IkappaBalpha are evolutionarily highly conserved components of the NF-kappaB pathway. Bovine IKKalpha and IKKbeta are related protein kinases showing 50% identity which is especially prominent in the kinase and leucine zipper domains. Co-immunoprecipitation assays and GST-pull-down experiments were carried out to determine the composition of bovine IKK complexes compared to that in human Jurkat T cells. Using these approaches, the presence of bovine IKK complexes harbouring IKKalpha, IKKbeta, NEMO and the interaction of IKK with its substrate IkappaBalpha could be demonstrated. Parallel experiments using human Jurkat T cells confirmed the high degree of conservation also at the level of protein-protein interactions. Finally, a yeast two-hybrid analysis showed that bovine NEMO molecules, in addition to the binding to IKKalpha and IKKbeta, also strongly interact with each other.

Zyxin interacts with the SH3 domains of the cytoskeletal proteins LIM-nebulette and Lasp-1

Zyxin is a versatile component of focal adhesions in eukaryotic cells. Here we describe a novel binding partner of zyxin, which we have named LIM-nebulette. LIM-nebulette is an alternative splice variant of the sarcomeric protein nebulette, which, in contrast to nebulette, is expressed in non-muscle cells. It displays a modular structure with an N-terminal LIM domain, three nebulin-like repeats, and a C-terminal SH3 domain and shows high similarity to another cytoskeletal protein, Lasp-1 (LIM and SH3 protein-1). Co-precipitation studies and results obtained with the two-hybrid system demonstrate that LIM-nebulette and Lasp-1 interact specifically with zyxin. Moreover, the SH3 domain from LIM-nebulette is both necessary and sufficient for zyxin binding. The SH3 domains from Lasp-1 and nebulin can also interact with zyxin, but the SH3 domains from more distantly related proteins such as vinexin and sorting nexin 9 do not. On the other hand, the binding site in zyxin is situated at the extreme N terminus as shown by site-directed mutagenesis. LIM-nebulette and Lasp-1 use the same linear binding motif. This motif shows some similarity to a class II binding site but does not contain the classical PXXP sequence. LIM-nebulette reveals a subcellular distribution at focal adhesions similar to Lasp-1. Thus, LIM-nebulette, Lasp-1, and zyxin may play an important role in the organization of focal adhesions.

CART: an Hrs/actinin-4/BERP/myosin V protein complex required for efficient receptor recycling.

Altering the number of surface receptors can rapidly modulate cellular responses to extracellular signals. Some receptors, like the transferrin receptor (TfR), are constitutively internalized and recycled to the plasma membrane. Other receptors, like the epidermal growth factor receptor (EGFR), are internalized after ligand binding and then ultimately degraded in the lysosome. Routing internalized receptors to different destinations suggests that distinct molecular mechanisms may direct their movement. Here, we report that the endosome-associated protein hrs is a subunit of a protein complex containing actinin-4, BERP, and myosin V that is necessary for efficient TfR recycling but not for EGFR degradation. The hrs/actinin-4/BERP/myosin V (CART [cytoskeleton-associated recycling or transport]) complex assembles in a linear manner and interrupting binding of any member to its neighbor produces an inhibition of transferrin recycling rate. Disrupting the CART complex results in shunting receptors to a slower recycling pathway that involves the recycling endosome. The novel CART complex may provide a molecular mechanism for the actin-dependence of rapid recycling of constitutively recycled plasma membrane receptors.

SMG6 mediated degradation of nonsense mRNA requires phosphorylation-independent interaction with the helicase domain of UPF1

Eukaryotic mRNAs with premature translation-termination codons (PTCs) are recognized and eliminated by nonsense-mediated mRNA decay (NMD). NMD targeted mRNAs can be degraded by different routes that all involve phosphorylated UPF1 (P-UPF1) as a starting point. The endonuclease SMG6, which cleaves mRNA near the PTC, is one of three known NMD factors thought to be recruited to nonsense mRNAs by interaction with P-UPF1, leading to eventual mRNA degradation. By MS2-mediated tethering of SMG6 and mutants thereof to a reporter RNA combined with knockdowns of various NMD factors, we demonstrate that besides its endonucleolytic activity, SMG6 also requires UPF1 and SMG1 for inducing RNA decay. Our experiments revealed a phosphorylation-independent interaction between SMG6 and UPF1 that is important for SMG6-mediated mRNA decay and using yeast two hybrid assays, we mapped this interaction to the unique stalk region of the UPF1 helicase domain. This region of UPF1 is essential for SMG6-mediated reporter RNA decay and also for NMD. Our results postulate that besides recruiting SMG6 to its RNA substrates, UPF1 is also required to activate its endonuclease activity.

SMG6 mediated degradation of nonsense mRNA requires phosphorylation-independent interaction with the helicase domain of UPF1

Eukaryotic mRNAs with premature translation-termination codons (PTCs) are recognized and eliminated by nonsense-mediated mRNA decay (NMD). NMD targeted mRNAs can be degraded by different routes that all involve phosphorylated UPF1 (P-UPF1) as a starting point. The endonuclease SMG6, which cleaves mRNA near the PTC, is one of three known NMD factors thought to be recruited to nonsense mRNAs by interaction with P-UPF1, leading to eventual mRNA degradation. By MS2-mediated tethering of SMG6 and mutants thereof to a reporter RNA combined with knockdowns of various NMD factors, we demonstrate that besides its endonucleolytic activity, SMG6 also requires UPF1 and SMG1 for inducing RNA decay. Our experiments revealed a phosphorylation-independent interaction between SMG6 and UPF1 that is important for SMG6-mediated mRNA decay and using yeast two hybrid assays, we mapped this interaction to the unique stalk region of the UPF1 helicase domain. This region of UPF1 is essential for SMG6-mediated reporter RNA decay and also for NMD. Our results postulate that besides recruiting SMG6 to its RNA substrates, UPF1 is also required to activate its endonuclease activity.