Endocytic and secretory traffic in Arabidopsis merge in the trans-Golgi network/early endosome, an independent and highly dynamic organelle.

Plants constantly adjust their repertoire of plasma membrane proteins that mediates transduction of environmental and developmental signals as well as transport of ions, nutrients, and hormones. The importance of regulated secretory and endocytic trafficking is becoming increasingly clear; however, our knowledge of the compartments and molecular machinery involved is still fragmentary. We used immunogold electron microscopy and confocal laser scanning microscopy to trace the route of cargo molecules, including the BRASSINOSTEROID INSENSITIVE1 receptor and the REQUIRES HIGH BORON1 boron exporter, throughout the plant endomembrane system. Our results provide evidence that both endocytic and secretory cargo pass through the trans-Golgi network/early endosome (TGN/EE) and demonstrate that cargo in late endosomes/multivesicular bodies is destined for vacuolar degradation. Moreover, using spinning disc microscopy, we show that TGN/EEs move independently and are only transiently associated with an individual Golgi stack.

The glucose transporter 4 FQQI motif is necessary for Akt Substrate of 160-Kilodalton-dependent plasma membrane translocation but not Golgi-localized g-ear-containing Arf-binding protein-dependent entry into the insulin-responsive storage compartment.

Newly synthesized glucose transporter 4 (GLUT4) enters into the insulin-responsive storage compartment in a process that is Golgi-localized γ-ear-containing Arf-binding protein (GGA) dependent, whereas insulin-stimulated translocation is regulated by Akt substrate of 160 kDa (AS160). In the present study, using a variety of GLUT4/GLUT1 chimeras, we have analyzed the specific motifs of GLUT4 that are important for GGA and AS160 regulation of GLUT4 trafficking. Substitution of the amino terminus and the large intracellular loop of GLUT4 into GLUT1 (chimera 1-441) fully recapitulated the basal state retention, insulin-stimulated translocation, and GGA and AS160 sensitivity of wild-type GLUT4 (GLUT4-WT). GLUT4 point mutation (GLUT4-F5A) resulted in loss of GLUT4 intracellular retention in the basal state when coexpressed with both wild-type GGA and AS160. Nevertheless, similar to GLUT4-WT, the insulin-stimulated plasma membrane localization of GLUT4-F5A was significantly inhibited by coexpression of dominant-interfering GGA. In addition, coexpression with a dominant-interfering AS160 (AS160-4P) abolished insulin-stimulated GLUT4-WT but not GLUT4-F5A translocation. GLUT4 endocytosis and intracellular sequestration also required both the amino terminus and large cytoplasmic loop of GLUT4. Furthermore, both the FQQI and the SLL motifs participate in the initial endocytosis from the plasma membrane; however, once internalized, unlike the FQQI motif, the SLL motif is not responsible for intracellular recycling of GLUT4 back to the specialized compartment. Together, we have demonstrated that the FQQI motif within the amino terminus of GLUT4 is essential for GLUT4 endocytosis and AS160-dependent intracellular retention but not for the GGA-dependent sorting of GLUT4 into the insulin-responsive storage compartment.

Functional expression of PHO1 to the Golgi and trans-Golgi network and its role in export of inorganic phosphate.

Arabidopsis thaliana PHO1 is primarily expressed in the root vascular cylinder and is involved in the transfer of inorganic phosphate (Pi) from roots to shoots. To analyze the role of PHO1 in transport of Pi, we have generated transgenic plants expressing PHO1 in ectopic A. thaliana tissues using an estradiol-inducible promoter. Leaves treated with estradiol showed strong PHO1 expression, leading to detectable accumulation of PHO1 protein. Estradiol-mediated induction of PHO1 in leaves from soil-grown plants, in leaves and roots of plants grown in liquid culture, or in leaf mesophyll protoplasts, was all accompanied by the specific release of Pi to the extracellular medium as early as 2-3 h after addition of estradiol. Net Pi export triggered by PHO1 induction was enhanced by high extracellular Pi and weakly inhibited by the proton-ionophore carbonyl cyanide m-chlorophenylhydrazone. Expression of a PHO1-GFP construct complementing the pho1 mutant revealed GFP expression in punctate structures in the pericycle cells but no fluorescence at the plasma membrane. When expressed in onion epidermal cells or in tobacco mesophyll cells, PHO1-GFP was associated with similar punctate structures that co-localized with the Golgi/trans-Golgi network and uncharacterized vesicles. However, PHO1-GFP could be partially relocated to the plasma membrane in leaves infiltrated with a high-phosphate solution. Together, these results show that PHO1 can trigger Pi export in ectopic plant cells, strongly indicating that PHO1 is itself a Pi exporter. Interestingly, PHO1-mediated Pi export was associated with its localization to the Golgi and trans-Golgi networks, revealing a role for these organelles in Pi transport.

Differential pattern of glycogen accumulation after protein phosphatase 1 glycogen-targeting subunit PPP1R6 overexpression, compared to PPP1R3C and PPP1R3A, in skeletal muscle cells

Background PPP1R6 is a protein phosphatase 1 glycogen-targeting subunit (PP1-GTS) abundant in skeletal muscle with an undefined metabolic control role. Here PPP1R6 effects on myotube glycogen metabolism, particle size and subcellular distribution are examined and compared with PPP1R3C/PTG and PPP1R3A/GM. Results PPP1R6 overexpression activates glycogen synthase (GS), reduces its phosphorylation at Ser-641/0 and increases the extracted and cytochemically-stained glycogen content, less than PTG but more than GM. PPP1R6 does not change glycogen phosphorylase activity. All tested PP1-GTS-cells have more glycogen particles than controls as found by electron microscopy of myotube sections. Glycogen particle size is distributed for all cell-types in a continuous range, but PPP1R6 forms smaller particles (mean diameter 14.4 nm) than PTG (36.9 nm) and GM (28.3 nm) or those in control cells (29.2 nm). Both PPP1R6- and GM-derived glycogen particles are in cytosol associated with cellular structures; PTG-derived glycogen is found in membrane- and organelle-devoid cytosolic glycogen-rich areas; and glycogen particles are dispersed in the cytosol in control cells. A tagged PPP1R6 protein at the C-terminus with EGFP shows a diffuse cytosol pattern in glucose-replete and -depleted cells and a punctuate pattern surrounding the nucleus in glucose-depleted cells, which colocates with RFP tagged with the Golgi targeting domain of β-1,4-galactosyltransferase, according to a computational prediction for PPP1R6 Golgi location. Conclusions PPP1R6 exerts a powerful glycogenic effect in cultured muscle cells, more than GM and less than PTG. PPP1R6 protein translocates from a Golgi to cytosolic location in response to glucose. The molecular size and subcellular location of myotube glycogen particles is determined by the PPP1R6, PTG and GM scaffolding.

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.

Anatomia macroscòpica i microscòpica de l'aparell genital femení d'Ophidion barbatum (L.) (Pisces, Ophididae)

S'ha realitzat un estudi de l'anatomia macroscòpica i microscòpica de I'ovari d'Ophidion barbatum (L.) (Pisces, Ophidiidae), utilitzant material recollit per pescadors del port de Blanes (mar català) durant el mes d'octubre de 1985. L'absència d'òrgan copulador en els mascles d'aquesta espècie i la posició de l'orifici nasal anterior, a una certa alçada respecte al llavi superior, ens permet identificar-la com una espècie ovípara, del subordre Ophidioidei, dins de l'ordre Ophidiiformes. L'ovari és únic i continuat caudalment per l'oviducte. Els nombrosos cordons intraovarics que tapien la cavitat augmenten considerablement la superfície germinal. El desenvolupament de l'ovari es correspon amb el tipus asincrònic (Marza, 1938) i la fresa repetida al llarg d'una estació reproductiva més o menys llarga és una estrategia que augmenta la fecunditat, normalment limitada pel volum corporal de la femella. Dins de l'ordre Ophidiiformes, el tipus d'ovari únic sense restes de paret mitjana sembla ser la norma entre les espècies de reproducció ovípara. Aquest fet esta en contradicció amb la teoria de Mendoza (1943) que, fora d'algunes excepcions, l'ovari únic es troba principalment en els teleostis vivípars

L'aparell locomotor 1.1. 'El aparato locomotor 1.1'.

Programa sobre Windows para Ciencias Naturales en Secundaria. Analiza la anatomía del cuerpo humano desde tres bloques divididos. El esqueleto, los músculos y las articulaciones. A su vez cada uno de esos bloques se subdivide en cinco partes: cabeza, tronco, brazos derecho e izquierdo y extremidades inferiores, salvo en el apartado de las articulaciones que se articulan como un solo bloque. A partir de esa segmentación desarrolla una serie de actividades que van desde una exploración, con localización y ficha técnica de cada pieza, hasta un rompecabezas para recomponer cada fragmento, pasando por juegos de flechas dibujo-nombre u otros.

Anatomia macroscòpica i microscòpica de l'aparell genital femení d'Ophidion barbatum (L.) (Pisces, Ophididae)

S'ha realitzat un estudi de l'anatomia macroscòpica i microscòpica de I'ovari d'Ophidion barbatum (L.) (Pisces, Ophidiidae), utilitzant material recollit per pescadors del port de Blanes (mar català) durant el mes d'octubre de 1985. L'absència d'òrgan copulador en els mascles d'aquesta espècie i la posició de l'orifici nasal anterior, a una certa alçada respecte al llavi superior, ens permet identificar-la com una espècie ovípara, del subordre Ophidioidei, dins de l'ordre Ophidiiformes. L'ovari és únic i continuat caudalment per l'oviducte. Els nombrosos cordons intraovarics que tapien la cavitat augmenten considerablement la superfície germinal. El desenvolupament de l'ovari es correspon amb el tipus asincrònic (Marza, 1938) i la fresa repetida al llarg d'una estació reproductiva més o menys llarga és una estrategia que augmenta la fecunditat, normalment limitada pel volum corporal de la femella. Dins de l'ordre Ophidiiformes, el tipus d'ovari únic sense restes de paret mitjana sembla ser la norma entre les espècies de reproducció ovípara. Aquest fet esta en contradicció amb la teoria de Mendoza (1943) que, fora d'algunes excepcions, l'ovari únic es troba principalment en els teleostis vivípars

Untersuchung von Morphologie, Enzymverteilungen und Transportdynamik des Golgi-Apparates lebender Säugerzellen mittels hochauflösender MMM-4Pi-Mikroskopie in zwei Farben

Seit der Entdeckung des Golgi-Apparates im Jahre 1898 wurden seine Struktur, seine enzymatische Zusammensetzung und die Dynamik des in ihm stattfindenden Proteintransports intensiv untersucht. Dennoch blieben bis heute wesentliche Fragen zu seiner Funktionsweise unbeantwortet. So existieren nach wie vor mehrer konkurrierende Modelle zur Organisation der hoch komplexen räumlichen Verteilung seiner Enzyme sowie zum grundlegenden Mechanismus des Intra-Golgi Transports. Die Beantwortung dieser und weiterer Fragen ist für das Verständnis des Golgi-Apparates essentiell, aber aus methodischen Gründen höchst schwierig, da es bisher nicht möglich war die Struktur und Dynamik des Golgi-Apparates lebender Zellen mit der hierfür notwendigen Auflösung und Geschwindigkeit zu untersuchen. Bis heute gibt es für die funktionsmorphologischen Untersuchungen des Golgi-Apparates lebender Zellen keine echte Alternative zur Fernfeld- Fluoreszenzmikroskopie. Das MMM-4Pi-Mikroskop ermöglicht als erstes Fluoreszenzmikroskop, aufgrund seiner Auflösung von ~200 nm in der Fokalebene und 100-150 nm entlang der optischen Achse, die Untersuchung der Subkompartimente des Golgi-Apparates und kann, aufgrund seiner hohen Aufnahmegeschwindigkeit von 0.5 Hz, die Dynamik des Intra-Golgi Transports zeitlich auflösen. Ziel dieser Arbeit war es daher, den Golgi-Apparate lebender Zellen in zwei Farben sowie mit einer bisher nicht möglichen räumlichen und zeitlichen Auflösung zu untersuchen. Um die Leistungsfähigkeit der dreidimensionalen Bildgebung dieser Methode zu überprüfen, wurde erstmals der Golgi-Apparat fixierter Säugerzellen korrelativ mit dem Transmissionselektronenmikroskop und dem MMM-4Pi-Mikroskop aufgenommen. Die rekonstruierten Strukturen korrelierten in allen drei Raumrichtungen zu über 80%, was die Validität beider Methoden eindrucksvoll unter Beweis stellt. Zudem konnten mit dem MMM-4Pi-Mikroskop Aussackungen von Golgi-Cisternen aufgelöst werden, was die Eignung dieser Methode zur strukturellen Analyse der Subkompartimente des Golgi-Apparates unterstreicht. Des Weiteren wurde, in einer Reihe zweifarbiger Aufnahmeserien, die Verteilung dreier Golgi-Enzyme in lebenden Säugerzellen untersucht, und ihre mittlere relative Distanz bestimmt. Ihre aus der Literatur bekannten Lokalisationen konnten in zwei Fällen bestätigt (GalT, MannII) und in einem Fall korrigiert werden (2-OST). Im Gegensatz zu der konfokal bestimmten Cis-/Mid-Lokalisation von 2-OST zeigen die Ergebnisse der hoch aufgelösten Distanzanalyse deutlich, dass eine Mid-/Trans-Lokalisation vorliegt. Dieses Ergebnis wurde elektronenmikroskopisch überprüft und bestätigt. Da die räumliche Anordnung der Golgi-Enzyme die Reihenfolge ihrer Akitvität wiederspiegelt, ist eine möglichst präzise Bestimmung ihrer Konzentrationsverteilungen essentiell, um die Funktion des Golgi-Apparates zu verstehen. Insbesondere zeigt dieses Resultat, dass die Bestimmung der Lokalisation von Golgi-Enzymen über konfokale Kolokalisationsstudien zu falschen Ergebnissen führen kann. Die Kombination hoher räumlicher Auflösung mit einer schnellen Datenaufnahme erlaubte die Analyse der Transportdynamik innerhalb des Golgi-Apparates von Säugerzellen. In mehreren Zeitserien zweifarbiger Aufnahmen wurde der Transport des Frachtproteins VSVG relativ zum Trans-Golgi-Marker GalT untersucht. Dabei zeigte sich, dass das Trans-Golgi-Kompartiment in einigen Fällen durch eine deutliche Formänderung auf die Ankunft eines VSVG-Transportpulses reagierte und sich insgesamt wesentlich dynamischer verhielt als der Transportpuls selbst. Diese Beobachtung bestätigt tendenziell Transportmodelle, die den Golgi-Apparat nicht als statisches, sondern als dynamisches, aktiv am Transport beteiligtes Organell beschreiben. Die hier vorgestellten Experimente stellen die ersten Untersuchungen zur Verteilung von Golgi-Enzymen sowie zur Transportdynamik des Golgi-Apparates lebender Zellen mit einer dreidimensionalen Auflösung im Bereich von 100-200 nm dar. Wie am Beispiel von 2 OST gezeigt, ist es mit dem MMM-4Pi-Mikroskop allgemein möglich, die Lokalisation von Golgi-Enzymen wesentlich präziser als bisher zu bestimmen. Bei der Untersuchung dynamischer Prozesse ist in naher Zukunft eine Steigerung der Leistungsfähigkeit der Methode zu erwarten. Zum einen werden CCD-Kameras mit kürzeren Auslesezeiten und einer elektronischen Verstärkung des Signals die Datenaufnahme weiter beschleunigen. Zum anderen könnte durch die Entwicklung eines parallelisierten Mikroskops mit Einphotonen-Anregung das Bleichen konsekutiver Aufnahmen verringert werden, wodurch längere Aufnahmeserien möglich sein werden.

BPAG1a and b Associate with EB1 and EB3 and Modulate Vesicular Transport, Golgi Apparatus Structure, and Cell Migration in C2.7 Myoblasts.

BPAG1a and BPAG1b (BPAG1a/b) constitute two major isoforms encoded by the dystonin (Dst) gene and show homology with MACF1a and MACF1b. These proteins are members of the plakin family, giant multi-modular proteins able to connect the intermediate filament, microtubule and microfilament cytoskeletal networks with each other and to distinct cell membrane sites. They also serve as scaffolds for signaling proteins that modulate cytoskeletal dynamics. To gain better insights into the functions of BPAG1a/b, we further characterized their C-terminal region important for their interaction with microtubules and assessed the role of these isoforms in the cytoskeletal organization of C2.7 myoblast cells. Our results show that alternative splicing does not only occur at the 5' end of Dst and Macf1 pre-mRNAs, as previously reported, but also at their 3' end, resulting in expression of additional four mRNA variants of BPAG1 and MACF1. These isoform-specific C-tails were able to bundle microtubules and bound to both EB1 and EB3, two microtubule plus end proteins. In the C2.7 cell line, knockdown of BPAG1a/b had no major effect on the organization of the microtubule and microfilament networks, but negatively affected endocytosis and maintenance of the Golgi apparatus structure, which became dispersed. Finally, knockdown of BPAG1a/b caused a specific decrease in the directness of cell migration, but did not impair initial cell adhesion. These data provide novel insights into the complexity of alternative splicing of Dst pre-mRNAs and into the role of BPAG1a/b in vesicular transport, Golgi apparatus structure as well as in migration in C2.7 myoblasts.