A sequential mechanism for clathrin cage disassembly by 70-kDa heat-shock cognate protein (Hsc70) and auxilin

An essential stage in endocytic coated vesicle recycling is the dissociation of clathrin from the vesicle coat by the molecular chaperone, 70-kDa heat-shock cognate protein (Hsc70), and the J-domain-containing protein, auxilin, in an ATP-dependent process. We present a detailed mechanistic analysis of clathrin disassembly catalyzed by Hsc70 and auxilin, using loss of perpendicular light scattering to monitor the process. We report that a single auxilin per clathrin triskelion is required for maximal rate of disassembly, that ATP is hydrolyzed at the same rate that disassembly occurs, and that three ATP molecules are hydrolyzed per clathrin triskelion released. Stopped-flow measurements revealed a lag phase in which the scattering intensity increased owing to association of Hsc70 with clathrin cages followed by serial rounds of ATP hydrolysis prior to triskelion removal. Global fit of stopped-flow data to several physically plausible mechanisms showed the best fit to a model in which sequential hydrolysis of three separate ATP molecules is required for the eventual release of a triskelion from the clathrin-auxilin cage.

Hsc70-induced changes in clathrin-auxilin cage structure suggest a role for clathrin light chains in cage disassembly

The molecular chaperone, Hsc70, together with its cofactor, auxilin, facilitates the ATP-dependent removal of clathrin during clathrin-mediated endocytosis in cells. We have used cryo-electron microscopy to determine the 3D structure of a complex of clathrin, auxilin401-910 and Hsc70 at pH 6 in the presence of ATP, frozen within 20 seconds of adding Hsc70 in order to visualize events that follow the binding of Hsc70 to clathrin and auxilin before clathrin disassembly. In this map,we observe density beneath the vertex of the cage that we attribute to bound Hsc70. This density emerges asymmetrically from the clathrin vertex, suggesting preferential binding by Hsc70 for one of the three possible sites at the vertex. Statistical comparison with a map of whole auxilin and clathrin previously published by us reveals the location of statistically significant differences which implicate involvement of clathrin light chains in structural rearrangements which occur after Hsc70 is recruited. Clathrin disassembly assays using light scattering suggest that loss of clathrin light chains reduces the efficiency with which auxilin facilitates this reaction. These data support a regulatory role for clathrin light chains in clathrin disassembly in addition to their established role in regulating clathrin assembly. © 2013 John Wiley & Sons A/S. Published by John Wiley & Sons Ltd.

Early Embryonic Exposure to Polychlorinated Biphenyls Disrupts Heat-Shock Protein 70 Cognate Expression in Zebrafish

Polychlorinated biphenyls (PCBs) are persistent environmental contaminants that have documented neurological effects in children exposed in utero. To better define neuronally linked molecular targets during early development, zebrafish embryos were exposed to Aroclor 1254, a mixture of PCB congeners that are common environmental contaminants. Microarray analysis of the zebrafish genome revealed consistent significant changes in 38 genes. Of these genes, 55% (21) are neuronally related. One gene that showed a consistent 50% reduction in expression in PCB-treated embryos was heat-shock protein 70 cognate (Hsc70). The reduction in Hsc70 expression was confirmed by real-time polymerase chain reaction (PCR), revealing a consistent 30% reduction in expression in PCB-treated embryos. Early embryonic exposure to PCBs also induced structural changes in the ventro-rostral cluster as detected by immunocytochemistry. In addition, there was a significant reduction in dorso-rostral neurite outgrowth emanating from the RoL1 cell cluster following PCB exposure. The serotonergic neurons in the developing diencephalon showed a 34% reduction in fluorescence when labeled with a serotonin antibody following PCB exposure, corresponding to a reduction in serotonin concentration in the neurons. The total size of the labeled neurons was not significantly different between treated and control embryos, indicating that the development of the neurons was not affected, only the production of serotonin within the neurons. The structural and biochemical changes in the developing central nervous system following early embryonic exposure to Aroclor 1254 may lead to alterations in the function of the affected regions.

Discovery of genes involved in defense/immunity functions in a haemocytes cDNA library from Fenneropenaeus chinensis by ESTs annotation

Crustacean haemocytes play important roles in the host immune response including recognition, phagocytosis, melanization, cytotoxicity and inter-cellular signal communication. Expressed sequence tags (ESTs) analysis is proved to be an efficient approach not only for gene discovery, but also for gene expression profiles performance. In order to further understand the innate immune system and defense mechanisms of Chinese shrimp at molecular level, complementary DNA library is constructed from the haemocyte tissue of Fenneropenaeus chinensis. A total of 2371 cDNA clones are successfully sequenced and the average sequence length is 460 bp. About 50% are identified as orthologs of known genes from other organisms by BLASTx and BLASTn program. By sequences comparability and analysis, 34 important genes including 177 ESTs are identified that may be involved in defense or immune functions in shrimp based on the known knowledge. These genes are categorized into five categories according to their putative functions in shrimp immune system: 13 genes are different types of antimicrobial peptides (AMP, penaeidin, antilipopolysaccharide factor, etc.), and their proportion is about 3 8%; 11 genes belong to prophenoloxidase system (prophenoloxidase, serine proteinase, serine proteinase inhibitor, etc.), and their proportion is about 32%; five genes have high homology with clotting protein (lectin, transglutaminase, etc), and their proportion is about 15%; three genes may be involved in inter-cell signal communication (peroxinectin, integrin), and their proportion is about 9%; two genes have been identified to be chaperone proteins (Hsc70, thioredoxin peroxidase), and their proportion is about 6%. These EST sequences enrich our understanding of the immune genes of F chinensis and will help farther experimental research into immune factors and improve our knowledge of the immune mechanisms of shrimp. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

中国明对虾重要分子伴侣蛋白基因的克隆及表达研究

对虾养殖业的可持续发展面临着种质退化、病害严重和养殖环境恶化等问题的严重挑战。养殖环境恶化造成的环境胁迫，不但影响对虾的生长性状，而且导致对虾的抵抗力下降，更容易引发病害的发生。养殖环境恶化已经严重影响了对虾养殖业的健康可持续发展。本论文针对环境恶化造成的环境胁迫对对虾影响的分子机理进行了研究。 克隆了中国明对虾对环境胁迫应答的重要伴侣蛋白基因，包括钙网蛋白（FcCRT）、葡萄糖调节蛋白78 （FcGrp78）、热休克蛋白70（FcHsp70）和热休克蛋白90（FcHsp90）的全长cDNA，研究了这些基因的组织表达特征，并对这些基因在不同胁迫条件下的转录表达特征进行了分析。 钙网蛋白是一种多功能的内质网钙结合蛋白，负责蛋白折叠和糖蛋白修饰。本论文首次在中国明对虾报道了钙网蛋白FcCRT基因的全长cDNA序列，编码406个氨基酸，具有保守的N-，P-和C-功能域，以及信号肽和保守的HDEL内质网回收标签。FcCRT基因与其它物种的钙网蛋白具有高度的相似性，系统进化分析表明，FcCRT在亲缘关系上更接近昆虫的钙网蛋白。Northern blot和原位杂交结果显示，FcCRT基因在中国明对虾各组织中均有表达，且在卵巢中发育早起的卵母细胞中表达量最高，说明FcCRT很可能参与了卵母细胞的成熟。FcCRT基因在不同胁迫条件下，其转录表达均呈现明显的变化。在WSSV感染实验中，中国明对虾肝胰脏和淋巴器官中FcCRT转录表达均明显上调；热休克、重金属处理均可引起FcCRT基因转录表达的变化，但不同重金属处理引起FcCRT转录表达变化的模式不同。铜离子处理6小时，会引起FcCRT基因的下调表达，但在12小时之后出现明显上调；镉离子处理12小时后引起FcCRT基因的下调表达，但在24小时又出现明显的上调表达。 葡萄糖调节蛋白78（GRP78）是内质网重要的伴侣蛋白。中国明对虾的Grp78基因（FcGrp78）的cDNA全长为2325bp，编码665个氨基酸。FcGrp78具有三个Hsp70蛋白家族标签，并含有KDEL内质网回收标签。FcGrp78基因与中国明对虾已有的Hsc70和Hsp70具有高度相似性。Northern blot杂交结果显示FcGrp78基因在中国明对虾各组织中均有表达。FcGrp78基因在WSSV感染的中国明对虾肝胰脏中呈上调表达，在血细胞中下调表达，说明FcGrp78可能与对虾的免疫应答有关。热休克处理会诱导FcGrp78基因转录的上调。不同重金属离子胁迫引起的FcGrp78转录表达有所不同：铜离子处理可以诱导FcGrp78基因在处理后24小时的上调表达；镉离子的处理导致FcGrp78基因处理后12小时的下调以及处理后24小时的上调表达变化。短期低氧胁迫则抑制对虾FcGrp78基因的转录表达。 本论文报道的中国明对虾FcHsp90基因 cDNA全长2552bp，编码726个氨基酸，具有保守的N端功能域、中间功能域和C端功能域，具有五个保守的Hsp90蛋白家族标签，序列上与其他物种Hsp90相似性高。Real-time RT-PCR结果显示FcHsp90基因在发育的卵巢中表达量较高，说明Hsp90可能参与了对虾卵母细胞成熟过程中的蛋白合成和卵黄蛋白原的分泌。WSSV感染引起中国明对虾肝胰脏的FcHsp90的转录表达明显上调，说明FcHsp90很可能与对虾的免疫相关。热休克处理诱导FcHsp90基因转录表达的迅速上调。铜离子处理也可诱导FcHsp90基因转录的上调表达，而镉离子处理首先引起FcHsp90基因的下调表达，24小时后开始上调。低氧胁迫也会抑制FcHsp90基因在对虾体内的转录表达。 诱导型FcHsp70基因cDNA全长2511bp，编码629个氨基酸，具有三个保守的Hsp70蛋白家族标签和C末端EEVD序列。与其他物种的Hsp70蛋白具有高度的相似性。FcHsp70基因转录表达对于热休克处理和铜离子的处理非常敏感：热休克处理2小时后FcHsp70基因的转录水平是对照组的80倍；铜离子处理12小时FcHsp70基因转录表达达到对照组的15倍。而镉离子处理后没有诱导FcHsp70显著的上调表达。 以上研究结果为阐明对虾对环境胁迫应答的机制奠定了重要基础，并可为抗逆对虾的培育提供依据。

Alterations in the steroid hormone receptor co-chaperone FKBPL are associated with male infertility: a case-control study

Background: Male infertility is a common cause of reproductive failure in humans. In mice, targeted deletions of the genes coding for FKBP6 or FKBP52, members of the FK506 binding protein family, can result in male infertility. In the case of FKBP52, this reflects an important role in potentiating Androgen Receptor (AR) signalling in the prostate and accessory glands, but not the testis. In infertile men, no mutations of FKBP52 or FKBP6 have been found so far, but the gene for FKBP-like (FKBPL) maps to chromosome 6p21.3, an area linked to azoospermia in a group of Japanese patients.

S100A2 is a BRCA1/p63 coregulated tumour suppressor gene with roles in the regulation of mutant p53 stability

Here, we show for the first time that the familial breast/ovarian cancer susceptibility gene, BRCA1, along with interacting ΔNp63 proteins, transcriptionally upregulate the putative tumour suppressor protein, S100A2. Both BRCA1 and ΔNp63 proteins are required for S100A2 expression. BRCA1 requires ΔNp63 proteins for recruitment to the S100A2 proximal promoter region, while exogenous expression of individual ΔNp63 proteins cannot activate S100A2 transcription in the absence of a functional BRCA1. Consequently, mutation of the ΔNp63/p53 response element within the S100A2 promoter completely abrogates the ability of BRCA1 to upregulate S100A2. S100A2 shows growth control features in a range of cell models. Transient or stable exogenous S100A2 expression inhibits the growth of BRCA1 mutant and basal-like breast cancer cell lines, while short interfering RNA (siRNA) knockdown of S100A2 in non-tumorigenic cells results in enhanced proliferation. S100A2 modulates binding of mutant p53 to HSP90, which is required for efficient folding of mutant p53 proteins, by competing for binding to HSP70/HSP90 organising protein (HOP). HOP is a cochaperone that is required for the efficient transfer of proteins from HSP70 to HSP90. Loss of S100A2 leads to an HSP90-dependent stabilisation of mutant p53 with a concomitant loss of p63. Accordingly, S100A2-deficient cells are more sensitive to the HSP-90 inhibitor, 17-N-allylamino-17-demethoxygeldanamycin, potentially representing a novel therapeutic strategy for S100A2- and BRCA1-deficient cancers. Taken together, these data demonstrate the importance of S100A2 downstream of the BRCA1/ΔNp63 signalling axis in modulating transcriptional responses and enforcing growth control mechanisms through destabilisation of mutant p53.

Identificação de indicadores moleculares de bem-estar durante o cultivo de dourada (Sparus aurata, Linnaeus 1758), utilizando técnicas de proteómica

Dissertação de Mestrado, Biologia Marinha, Especialização em Biotecnologia Marinha, Faculdade de Ciências do Mar e do Ambiente, Universidade do Algarve, 2008

Amputation and heat induced protein synthesis in the regenerating forelimb of Notophthalmus viridescens

This thesis compares the responses of regenerating forelimb tissues of the newt Notophthalmu..f vlridescens to the stresses of hyperthermia and ID.echanical injury of amputation. In particular, both quantitative and qualitative changes in the synthesis of soluble proteins in stump tissues, including those of the heat shock protein family (HSP70-1ike) were examined. Results from SDS-PAGEfluorography indicate that the trauma of amputation mimics the heat shock response both quantitatively and temporally in its transient repression of the synthesis of most normal cellular proteins, and qualitatively. in the locaJized expression of two unique proteins (hsp30 and hsp70). Fluorography of proteins separated by twodimensional gets revealed that thelCl4:alizedt amputation induced 70kDa protein (amp70) was distinct from the more basic newt hsp/hsc70 isoforms. Although limb amputation resulted in an increase in the synthesis of HSP70 mRNA analogous to that induced by heat 3.b.OCKf amp70 did not cross-react with murine monoclonal antibodies directed against both the inducible and cognate HSP70 proteins of the human. Thus, the possible relationship of amp70 to other members of the HSP70-1ike protein family remains unclear. Western analyses indicated that the levels of the constitutive form of HSP70 (hsc70) were found to be regulated in a stage-dependent manner in the distal stump tissues of the regen,erating forelimb of the newt. The highest levels were found in the mid-late bud stage, a period during which rapidly dividing blastema cells begin to redifferentiate in a proximodistal direction. Immediately after amputation) hsc70 synthesis and accumulation was depressed below steady-state levels measured in the unamputated limb~ The results are discussed in light of a possible role for HSPs and amputatio~ induced proteins in the epimorphic regeneration of the amphibian limb.

Caractérisation des complexes ribonucléoprotéiques de Staufen1 et Staufen2

Dans la cellule, chaque ARNm se doit d’être régulé finement au niveau transcriptionnel, bien entendu, mais également au niveau de sa traduction, de sa dégradation ainsi que de sa localisation intracellulaire, et ce, afin de permettre l’expression de chaque produit protéique au moment et à l’endroit précis où son action est requise. Lorsqu’un mécanisme physiologique est mis de l’avant dans la cellule, il arrive souvent que plusieurs ARNm se doivent d’être régulés simultanément. L’un des moyens permettant d’orchestrer un tel processus est de réguler l’action d’une protéine commune associée à chacun de ces ARNm, via un mécanisme post-traductionnel par exemple. Ainsi l’expression d’un groupe précis d’ARNm peut être régulée finement dans le temps et dans l’espace selon les facteurs protéiques auxquels il est associé. Dans l’optique d’étudier certains de ces complexes ribonucléoprotéiques (mRNP), nous nous sommes intéressés aux isoformes et paralogues de Staufen, une protéine à domaine de liaison à l’ARN double-brin (dsRBD) impliquée dans de nombreux aspects de la régulation post-transcriptionnelle, tels la dégradation, la traduction ou encore la localisation d’ARNm. Chez la drosophile, un seul gène Staufen est exprimé alors que chez les mammifères, il existe deux paralogues de la protéine, soit Stau1 et Stau2, tous deux possédant divers isoformes produits suite à l’épissage alternatif de leur gène. Stau1 et Stau2 sont identiques à 50%. Les deux isoformes de Stau2, Stau259 et Stau262 ne diffèrent qu’en leur extrémité N-terminale. En effet, alors que Stau259 arbore un dsRBD1 tronqué, celui de Stau262 est complet. Ces observations introduisent une problématique très intéressante à laquelle nous nous sommes attaqué : ces différentes protéines, quoique très semblables, font-elles partie de complexes ribonucléoprotéiques distincts ayant des fonctions propres à chacun ou, au contraire, vu cette similarité de séquence, travaillent-elles de concert au sein des mêmes complexes ribonucléoprotéiques? Afin d’adresser cette question, nous avons entrepris d’isoler, à partir de cellules HEK293T, les différents complexes de Stau1 et Stau2 par la technique d’immunoprécipitation. Nous avons isolé les ARNm associés à chaque protéine, les avons identifiés grâce aux micropuces d’ADN et avons confirmé nos résultats par RT-PCR. Malgré la présence d’une population commune d’ARNm associée à Stau1 et Stau2, la majorité des transcrits identifiés furent spécifiques à chaque orthologue. Cependant, nous avons remarqué que les diverses populations d’ARNm participaient aux mêmes mécanismes de régulation, ce qui suggère que ces deux protéines possèdent des rôles complémentaires dans la mise en œuvre de divers phénomènes cellulaires. Au contraire, les transcrits associés à Stau259 et Stau262 sont davantage similaires, indiquant que celles-ci auraient des fonctions plutôt semblables. Ces résultats sont très intéressants, car pour la première fois, nous avons identifié des populations d’ARNm associées aux isoformes Stau155, Stau259 et Stau262. De plus, nous les avons analysées en parallèle afin d’en faire ressortir les populations spécifiques à chacune de ces protéines. Ensuite, connaissant l’importance de Stau2 dans le transport dendritique d’ARNm, nous avons cherché à caractériser les complexes ribonucléoprotéiques neuronaux associés à celle-ci. Dans un premier temps et à l’aide de la technique d’immunoprécipitation, nous avons identifié une population d’ARNm neuronaux associés à Stau2. Plus de 1700 ARNm montraient une présence d’au moins huit fois supérieure dans le précipité obtenu avec l’anticorps anti-Stau2 par rapport à celui obtenu avec le sérum pré-immun. Ces ARNm codent pour des protéines impliquées dans des processus de modifications post-traductionnelles, de traduction, de transport intracellulaire et de métabolisme de l’ARN. De façon intéressante, cette population d’ARNm isolée du cerveau de rat est relativement différente de celle caractérisée des cellules humaines HEK293T. Ceci suggère que la spécificité d’association Stau2-ARNm peut diffèrer d’un tissu à un autre. Dans un deuxième temps, nous avons isolé les protéines présentes dans les complexes ribonucléoprotéiques obtenus de cerveaux de rat et les avons identifiées par analyse en spectrométrie de masse. De cette façon, nous avons identifié au sein des particules de Stau2 des protéines liant l’ARN (PABPC1, hnRNPH1, YB1, hsc70), des protéines du cytosquelette (α- et β-tubuline), de même que la protéine peu caractérisée RUFY3. En poussant davantage la caractérisation, nous avons établi que YB1 et PABPC1 étaient associées à Stau2 grâce à la présence de l’ARN, alors que la protéine hsc70, au contraire, interagissait directement avec celle-ci. Enfin, cette dernière association semble être modulable par l’action de l’ATP. Ce résultat offre de nombreuses possibilités quant à la régulation de la fonction de Stau2 et/ou de son mRNP. Entre autres, cette étude suggère un mécanisme de régulation de la traduction au sein de ces particules. Pour faire suite à la caractérisation des mRNP de Stau, nous avons voulu déterminer au niveau neurophysiologique l’importance de ceux-ci. Comme l’étude de Stau2 avait déjà été entreprise préalablement par un autre laboratoire, nous avons décidé de concentrer notre étude sur le rôle de Stau1. Ainsi, nous avons démontré que celle-ci était nécessaire à la mise en place d’une forme de plasticité synaptique à long terme, la forme tardive de potentialisation à long terme ou L-LTP, dépendante de la transcription et de l’activité des récepteurs NMDA. La transmission de base, de même que la faculté de ces épines à faire de la E-LTP, la forme précoce de potentialisation à long terme, et la dépression à long terme ou LTD sont conservées. Ceci indique que les épines conservent la capacité d’être modulées. Ainsi, l’inhibition de la L-LTP, suite à la sous-expression de Stau1, n’est pas simplement due à la perte d’éléments fonctionnels, mais réside plutôt dans l’incapacité de ceux-ci à induire les changements synaptiques spécifiquement nécessaires à la mise en place de la L-LTP. De plus, au niveau synaptique, la sous-expression de Stau1 réduit à la fois l’amplitude et la fréquence des mEPSC. Ces résultats concordent avec l’observation que la sous-expression de Stau1 augmente significativement la proportion d’épines allongées et filopodales, des épines formant des synapses dites silencieuses. Par le fait même, elle diminue le nombre d’épines fonctionnelles, de forme dite normale. Ainsi, nous avons été en mesure de démontrer que l’absence, au niveau neuronal, de la protéine Stau1 induisait un déficit probable dans la localisation et/ou la traduction d’ARNm responsable de la restructuration de l’épine et de facteurs nécessaires à la mise en place de la L-LTP. En conclusion, nous avons participé à lever le voile sur la composition et l’importance des complexes ribonucléoprotéiques de Stau1 et Stau2. Nous avons identifié des populations distinctes et communes d’ARNm associées aux différents isoformes de Stau, à partir des mRNP présents au sein des cellules HEK293. De plus, nous avons réussi à mettre à l’avant plan certaines composantes des mRNP neuronaux de Stau2, dont un partenaire protéique direct, hsc70, partenaire dont l’association est modulable par l’action de l’ATP, ainsi qu’une population neuronale de transcrits d’ARNm. Enfin, nous avons mis en lumière l’importance de Stau1 dans la morphologie des épines dendritiques ainsi que dans le phénomène de la plasticité synaptique.

Étude de la fonction de la protéine RPAP4 et de son association avec l’ARN polymérase II

L’ARN polymérase II (ARNPII), l’enzyme responsable de la transcription des ARN messagers, procède au décodage du génome des organismes vivants. Cette fonction requiert l’action concertée de plusieurs protéines, les facteurs généraux de la transcription, par exemple, formant un réseau d’interactions protéine-protéine, plusieurs étant impliquées dans la régulation de l’ARNPII à différents niveaux. La régulation de la transcription a été largement étudiée durant les quatre dernières décennies. Néanmoins, nous en connaissons peu sur les mécanismes qui régulent l’ARNPII avant ou après la transcription. Dans la première partie de cette thèse, nous poursuivons la caractérisation du réseau d’interactions de l’ARNPII dans la fraction soluble de la cellule humaine, travail qui a débuté précédemment dans notre laboratoire. Ce réseau, développé à partir de la méthode de la purification d’affinité en tandem couplée à la spectrométrie de masse (AP-MS) et à des méthodes d’analyses bioinformatiques, nous amène une foule d’informations concernant la régulation de l’ARNPII avant et après son interaction avec la chromatine. Nous y identifions des protéines qui pourraient participer à l’assemblage de l’ARNPII telles des chaperonnes et les protéines du complexe R2TP/prefoldin-like ainsi que des protéines impliquées dans le transport nucléocytoplasmique. Au centre de ce réseau se trouvent RPAP4, une GTPase qui semble se positionner à l’interface entre ces protéines régulatrices et l’ARNPII. Nous avons donc entamé l’étude la fonction de RPAP4, ce qui nous a menés à la conclusion que RPAP4 est essentielle à l’import nucléaire de l’ARNPII au noyau, où elle exerce sa fonction. Nous avons également montré que les motifs G et GPN sont essentiels à la fonction de RPAP4. Le traitement des cellules avec le bénomyl nous montre aussi que la fonction de RPAP4 et l’import nucléaire de l’ARNPII requièrent l’action des microtubules. La deuxième partie de la thèse s’intéresse à une autre protéine positionnée au centre du réseau, RPAP2. Cette dernière partage plusieurs interactions avec RPAP4. Elle est aussi essentielle à la localisation nucléaire de l’ARNPII et interagit directement avec celle-ci. RPAP4 et RPAP2 étant toutes deux des protéines cytoplasmiques qui font la navette entre le noyau et le cytoplasme, nous présentons des évidences que RPAP4 est impliquée dans l’export nucléaire de RPAP2 pour permettre à celle-ci d’être disponible dans le cytoplasme pour l’import de l’ARNPII dans le noyau. Dans la troisième partie de la thèse, nous étudions plus en profondeur les modifications post-traductionnelles de RPAP4, ce qui nous aide à mieux comprendre sa propre régulation et sa fonction auprès de l’ARNPII. RPAP4 est phosphorylée en mitose par la MAP kinase ERK5. Cette phosphorylation favorise l’interaction entre RPAP4 et RPAP2, ce qui empêche RPAP2 d’interagir avec l’ARNPII pendant la mitose, prévenant du même coup, son interaction avec la chromatine pendant cette phase du cycle cellulaire où la transcription est presque inexistante.

Molecular characterization of a putative heat shock protein cognate gene in Rhynchosciara americana

An hsc70 homologue gene (Rahsc70) of the diptera Rhynchosciara americana was isolated and characterized. We were able to determine the mRNA sequence from an EST of salivary gland cDNA library, and a Rahsc70 cDNA cassette was used as a probe to isolate the genomic region from a genomic library. The mRNA expression of this gene parallels the 2B puff expansion, suggesting its involvement in protein processing, since this larval period corresponds to a high synthetic activity period. During heat shock stress conditions, hsc70 expression decreased. In situ hybridization of polytene chromosomes showed that the Rahsc70 gene is located near the C3 DNA puff. The cellular localization of Hsc70 protein showed this protein in the cytoplasm and in the nucleus.

Endocytosis of prion protein is required for ERK1/2 signaling induced by stress-inducible protein 1

The secreted cochaperone STI1 triggers activation of protein kinase A (PKA) and ERK1/2 signaling by interacting with the cellular prion (PrPC) at the cell surface, resulting in neuroprotection and increased neuritogenesis. Here, we investigated whether STI1 triggers PrPC trafficking and tested whether this process controls PrPC-dependent signaling. We found that STI1, but not a STI1 mutant unable to bind PrPC, induced PrPC endocytosis. STI1-induced signaling did not occur in cells devoid of endogenous PrPC; however, heterologous expression of PrPC reconstituted both PKA and ERK1/2 activation. In contrast, a PrPC mutant lacking endocytic activity was unable to promote ERK1/2 activation induced by STI1, whereas it reconstituted PKA activity in the same condition, suggesting a key role of endocytosis in the former process. The activation of ERK1/2 by STI1 was transient and appeared to depend on the interaction of the two proteins at the cell surface or shortly after internalization. Moreover, inhibition of dynamin activity by expression of a dominant-negative mutant caused the accumulation and colocalization of these proteins at the plasma membrane, suggesting that both proteins use a dynamin-dependent internalization pathway. These results show that PrPC endocytosis is a necessary step to modulate STI1-dependent ERK1/2 signaling involved in neuritogenesis.

Untersuchungen zur posttranslationalen präS-Translokation des großen Hüllproteins des Hepatitis-B-Virus

Untersuchungen zur posttranslationalen präS-Translokation des großen Hüllproteins des Hepatitis-B-Virus. Das große (L) Hüllprotin des Hepatitis-B-Virus (HBV) besitzt die ungewöhnliche Eigenschaft, mittels partieller, posttranslationaler Translokation seiner präS-Domäne durch intrazelluläre Membranen zwei unterschiedliche Transmembrantopologieen auszubilden. Unter Berücksichtigung der Hypothese eines HBV-spezifischen Transmembrankanals, der sich möglicherweise während der Virusmorphogenese bilden und die präS-Translokation ermöglichen könnte, wurden Parameter untersucht, welche die L-Topologie beeinflussen. Dazu wurden Wildtyp-L-Proteine und L-Mutanten in Säugerzellen synthetisiert und deren Topologie mittels Proteaseschutzversuchen untersucht. Ich konnte zeigen, daß alle Faktoren, für die angenommen wurde, daß sie für die Ausbildung einer HBV-spezifischen Pore und die damit verbundene präS-Reorientierung wichtig seien, entbehrlich sind. Im einzelnen konnte nachgewiesen werden, daß die posttranslationale präS-Translokation weder die Helferfunktion der HBV S und M Proteine, noch die kovalente Dimerausbildung der Hüllproteine benötigt. Weiterhin ergaben die Untersuchungen, daß keine der amphipathischen Transmembrandomänen des L-Proteins an der präS-Reorientierung beteiligt ist. Vielmehr wurde die hydrophobe Transmembrandomäne 2 (TM2) als ausreichend und essentiell für diesen Prozeß identifiziert. Zellfraktionierungsstudien ergaben weiterhin, daß die präS-Reorientierung und damit die duale Topologie des L-Proteins innerhalb des Endoplasmatischen Retikulums (ER) herbeigeführt wird. Letztlich konnte eine Interaktion des L-Proteins mit zellulären Chaperonen (Hsc70, Hsp40, BiP) gezeigt werden, was eine Beteiligung dieser Proteine am Translokationsprozeß nahelegt.

Domänen des Kapsidproteins L2 humanpathogener Papillomviren für die Interaktion mit viralen und zellulären Bindungspartnern

Die Kapsidproteine L1 und L2 von humanen Papillomviren (HPV) werden im Cytoplasma infizierter Keratinocyten synthetisiert und gelangen unabhängig voneinander in den Kern (Florin et al. 2002b). L2 lokalisiert in speziellen Kerndomänen, sog. ND10, und induziert die Reorganisation dieser Kernstrukturen: L2-abhängig akkumuliert der transkriptionelle Modulator Daxx verstärkt in ND10 und außerdem kommt es zum Ausschluss des transkriptionellen Aktivators Sp100 aus diesen Domänen (Florin et al. 2002a). Im Anschluss an diese Umorganisation im Kern induziert L2 die Lokalisation des Kapsidproteins L1 in ND10 (Florin et al. 2002b). Da auch die Replikation und Transkription von Papillomviren in oder in unmittelbarer Nähe von ND10 stattfinden, werden ND10 als Orte der Papillomvirus-Morphogenese diskutiert (Swindle et al. 1999). Innerhalb dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass L1 und L2 im Cytoplasma der Zellen mit Chaperonen interagieren, und dass der Kerntransport von L2 von der L2/Hsc70-Assoziation abhängig ist. Hsc70, das mit dem C-Terminus von L2 assoziiert ist, wird in virusähnliche Partikel (VLPs) eingebaut. Erst durch die Verpackung von DNA in die Kapside kommt es zum Ausschluss von Hsc70 aus dem Papillomvirus-Kapsid. Ergebnisse dieser Arbeit lassen zudem vermuten, dass L2 über seinen C-Terminus mit Mikrotubuli interagieren kann, falls diese Aminosäure-Region in L2 nicht durch das Chaperon maskiert wird. Mit Hilfe dieser Erkenntnisse wurde eine Modellvorstellung für die Rolle von L2 während der Infektion und der Morphogenese von HPV entwickelt. Die ND10-Lokalisationsdomäne (NDLD) in L2 konnte wie bei keinem Protein zuvor auf eine sehr kurze Sequenz von 22 Aminosäuren eingeengt werden. Welcher Mechanismus für die ND10-Lokalisation verantwortlich ist, muss dagegen noch geklärt werden. Alle L2-Mutanten, die ND10-Lokalisation zeigen, induzieren auch die Reorganisation dieser Domänen. Dies spricht dafür, dass L2 direkt in ND10 die Veränderungen hervorruft und wahrscheinlich keine zusätzlichen Domänen in L2 daran beteiligt sind. Es konnten zwei L1-Interaktionsdomänen in L2 kartiert werden. Diese beiden Regionen in L2 konnten nicht genauer lokalisiert werden und umfassen möglicherweise mehrere L1-Interaktionsdomänen. Der Einbau von L2 in die Kapside kann nur im Kern infizierter Zellen stattfinden. Hierfür ist die Lokalisation der Kapsidproteine in ND10 nicht notwendig. Weiterführende Versuche müssen jedoch noch klären, inwieweit ND10 trotzdem unerlässlich für eine produktive Morphogenese sind. Zudem wurde klar, dass die ersten 150 Aminosäuren im L2-Protein für das L1/L2-Verhältnis in Kapsiden verantwortlich sind. In Virionen beträgt dieses Verhältnis 30:1, d. h. zwölf L2-Moleküle werden in die Partikel aus 360 L1-Molekülen eingebaut. Bei der Verwendung der Deletionsmutante L2-150/467 beträgt dieses Verhältnis 5:1. Weitere Analysen, welche Regionen von L1 und L2 miteinander interagieren und wodurch die Beschränkung des L1/L2-Verhältnisses in Papillomviren zustande kommt, können genauere Einblicke in den Aufbau der Kapside und speziell die Lage von L2 im Kapsid liefern.