CDP/cut is the DNA-binding subunit of histone gene transcription factor HiNF-D: a mechanism for gene regulation at the G1/S phase cell cycle transition point independent of transcription factor E2F.

Transcription of the genes for the human histone proteins H4, H3, H2A, H2B, and H1 is activated at the G1/S phase transition of the cell cycle. We have previously shown that the promoter complex HiNF-D, which interacts with cell cycle control elements in multiple histone genes, contains the key cell cycle factors cyclin A, CDC2, and a retinoblastoma (pRB) protein-related protein. However, an intrinsic DNA-binding subunit for HiNF-D was not identified. Many genes that are up-regulated at the G1/S phase boundary are controlled by E2F, a transcription factor that associates with cyclin-, cyclin-dependent kinase-, and pRB-related proteins. Using gel-shift immunoassays, DNase I protection, and oligonucleotide competition analyses, we show that the homeodomain protein CDP/cut, not E2F, is the DNA-binding subunit of the HiNF-D complex. The HiNF-D (CDP/cut) complex with the H4 promoter is immunoreactive with antibodies against CDP/cut and pRB but not p107, whereas the CDP/cut complex with a nonhistone promoter (gp91-phox) reacts only with CDP and p107 antibodies. Thus, CDP/cut complexes at different gene promoters can associate with distinct pRB-related proteins. Transient coexpression assays show that CDP/cut modulates H4 promoter activity via the HiNF-D-binding site. Hence, DNA replication-dependent histone H4 genes are regulated by an E2F-independent mechanism involving a complex of CDP/cut with cyclin A/CDC2/ RB-related proteins.

Cloning and characterization of a binding subunit of the interleukin 13 receptor that is also a component of the interleukin 4 receptor.

Interleukins 4 (IL-4) and 13 (IL-13) have been found previously to share receptor components on some cells, as revealed by receptor cross-competition studies. In the present study, the cloning is described of murine NR4, a previously unrecognized receptor identified on the basis of sequence similarity with members of the hemopoietin receptor family. mRNA encoding NR4 was found in a wide range of murine cells and tissues. By using transient expression in COS-7 cells, NR4 was found to encode the IL-13 receptor alpha chain, a low-affinity receptor capable of binding IL-13 but not IL-4 or interleukins 2, -7, -9, or -15. Stable expression of the IL-13 receptor alpha chain (NR4) in CTLL-2 cells resulted in the generation of high-affinity IL-13 receptors capable of transducing a proliferative signal in response to IL-13 and, moreover, led to competitive cross-reactivity in the binding of IL-4 and IL-13. These results suggest that the IL-13 receptor alpha chain (NR4) is the primary binding subunit of the IL-13 receptor and may also be a component of IL-4 receptors.

Domains of the TGN: Coats, tethers and G proteins

The trans-Golgi network is the major sorting compartment of the secretory pathway for protein, lipid and membrane traffic. There is a constant flow of membrane and cargo to and from this compartment. Evidence is emerging that the trans-Golgi network has multiple biochemically and functionally distinct subdomains, each of which contributes to the combined sorting and transport requirements of this dynamic compartment. The recruitment of distinct arrays of protein complexes to trans-Golgi network membranes is likely to produce the diversity of structure and biochemistry observed amongst subdomains that serve to generate different carriers or maintain resident trans-Golgi network components. This review discusses how these subdomains may be formed and examines the molecular players involved, including G proteins, clathrin adaptors and golgin tethers. Diversity within these protein families is highlighted and shown to be critical for the functionality of the trans-Golgi network, as a mediator of protein sorting and membrane transport, and for the maintenance of Golgi structure.

Die Rolle von gamma2-Adaptin im endo-lysosomalen Proteintransport von Säuger-Zellen

Ziel der Arbeit war es, die physiologische Funktion von 2-Adaptin zu charakterisieren. 2 Adaptin wurde 1998 erstmals von Takatsu et al. und Lewin et al. als mögliches Mitglied der Clathrin-Adapter-Proteinfamilie beschrieben. Seine genaue physiologische Funktion ist aber bis heute noch unklar. Bisherige Ergebnisse deuten darauf hin, das 2-Adaptin unabhängig von den AP-Komplexen wirkt. rnIn der HBV-Morphogenese ist eine spezielle Funktion von 2-Adaptin bekannt, da es dort nach seiner Ubiquitinierung durch Nedd4 als Adapter zwischen dem HBV L- und Core-Protein fungiert und Änderungen in der 2 Konzentration die HBV-Freisetzung blockieren.rn2-Adaptin besitzt neben den für die Clathrin-Adapter Proteine typischen Clathrin-bindenden Eigenschaften auch die Fähigkeit, Ubiquitin über sein UIM zu binden. Darüberhinaus wird 2-Adaptin durch seine Interaktion mit der Ubiquitin-Ligase Nedd4 selbst ubiquitiniert. Damit besitzt 2-Adaptin typische Eigenschaften eines Ubiquitin-Adapters. 2-Adaptin ist an MVBs lokalisiert und Abweichungen in der 2 Konzentration verändern die MVB-Morphologie. Zudem führt die Überexpression von 2-Adaptin zur Blockade der Freisetzung retroviraler VLPs und die 2 Depletion blockiert den lysosomalen Abbau von EGF, einem Substrat des endo-lysosomalen Proteintransports. Dies alles deutet auf eine mögliche Funktion von 2-Adaptin in diesem Transportsystem hin, welche in dieser Arbeit näher untersucht wurde.rnEs konnte gezeigt werden, dass die Depletion von 2-Adaptin den Abbau von endogenen (z.B. EGF, ubiquitinierte Proteine) und exogenen (z.B. das retrovirale MLV.gag-Polyprotein) Substraten des endo-lysosomalen Weges inhibiert, während sie bei 2 Überexpression verstärkt abgebaut werden. Alle bisher identifizierten „Substrate“ von 2 Adaptin, also Proteine, die durch überschüssiges 2-Adaptin abgebaut werden, besitzen eine Verbindung zum endo-lysosomalen System und / oder zur Ubiquitin-Maschinerie der Zelle. Weitere Hinweise auf eine Rolle von 2 Adaptin im MVB-Weg lieferte die Identifikation von Vps28 und Chmp2A als spezifische Interaktionspartner von 2-Adaptin. Über Vps28 erhält -Adaptin direkten Zugang zum ESCRT-I- und über Chmp2A zum ESCRT-III-Komplex. rnZudem konnte neben dem UIM eine PH-Domäne in 2-Adaptin als wichtige funktionelle Domäne identifiziert werden. Sie stellt das Modul für die Interaktion mit Rab7 dar, welche erstmals gezeigt werden konnte. Auch die Interaktion mit Rab7 deutet auf eine Rolle von 2 Adaptin im endo-lysosomalen Transportsystem hin, da Rab7 an späten Endosomen lokalisiert ist und u.a. die Fusion der MVBs mit den Lysosomen vermittelt. Da die Auswirkungen der Rab7-Überexpression und Depletion auf MLV.gag denen der 2 Überexpression bzw. Depletion entsprechen, liegt die Vermutung nahe, dass 2-Adaptin an einem ähnlich späten Schritt im endo-lysosomalen Transportsystem wirkt wie Rab7. Jedoch blockiert überschüssiges 2 Adaptin die ESCRT-abhängige VLP-Ausschleusung an der Plasmamembran und fungiert daher möglicherweise als negativer Regulator der ESCRT-Kaskade. Da die Überexpression von -Adaptin aber gleichzeitig zum vermehrten lysosomalen Abbau führt, ist eine Funktion von 2-Adaptin bei der MVB-Lysosomen-Fusion wenig wahrscheinlich. Einer solchen Funktion widerspricht auch, dass die intrazelluläre Konzentration von Rab7 und Vps28 durch überschüssiges 2-Adaptin reduziert werden. rnAls dritte funktionell wichtige Domäne in 2-Adaptin konnte ein LIR-Motiv identifiziert werden, über welches -Adaptin mit dem Autophagie-Markerprotein LC3 interagieren kann. Die Interaktion mit LC3, und damit die Verbindung zur Autophagie-Machinerie, liefert eine mögliche Erklärung für den vermehrten Abbau bei 2-Überexpression und den Abbau von Proteinen auf der MVB-Oberfläche. Dabei induziert 2-Adaptin nicht die Autophagie per se, sondern scheint als Autophagie-Adapter zu wirken, der seine Substrate, z.B. MVBs, selektiv dem Abbau durch Autophagie zuführt. rnrnEine mögliche Rolle von 2-Adaptin im zum Lysosom hin gerichteten zellulären Transport konnte bestätigt werden, wobei 2-Adaptin dabei verschiedene Funktionen übernimmt: rn als Ubiquitin-Adapter im endo-lysosomalen System, rn als negativer Regulator der ESCRT-Kaskadern und / oder als Autophagie-Adapter.rn

Clathrin Assembly Lymphoid Myeloid Leukemia (CALM) Protein: Localization in Endocytic-coated Pits, Interactions with Clathrin, and the Impact of Overexpression on Clathrin-mediated Traffic

The clathrin assembly lymphoid myeloid leukemia (CALM) gene encodes a putative homologue of the clathrin assembly synaptic protein AP180. Hence the biochemical properties, the subcellular localization, and the role in endocytosis of a CALM protein were studied. In vitro binding and coimmunoprecipitation demonstrated that the clathrin heavy chain is the major binding partner of CALM. The bulk of cellular CALM was associated with the membrane fractions of the cell and localized to clathrin-coated areas of the plasma membrane. In the membrane fraction, CALM was present at near stoichiometric amounts relative to clathrin. To perform structure–function analysis of CALM, we engineered chimeric fusion proteins of CALM and its fragments with the green fluorescent protein (GFP). GFP–CALM was targeted to the plasma membrane–coated pits and also found colocalized with clathrin in the Golgi area. High levels of expression of GFP–CALM or its fragments with clathrin-binding activity inhibited the endocytosis of transferrin and epidermal growth factor receptors and altered the steady-state distribution of the mannose-6-phosphate receptor in the cell. In addition, GFP–CALM overexpression caused the loss of clathrin accumulation in the trans-Golgi network area, whereas the localization of the clathrin adaptor protein complex 1 in the trans-Golgi network remained unaffected. The ability of the GFP-tagged fragments of CALM to affect clathrin-mediated processes correlated with the targeting of the fragments to clathrin-coated areas and their clathrin-binding capacities. Clathrin–CALM interaction seems to be regulated by multiple contact interfaces. The C-terminal part of CALM binds clathrin heavy chain, although the full-length protein exhibited maximal ability for interaction. Altogether, the data suggest that CALM is an important component of coated pit internalization machinery, possibly involved in the regulation of clathrin recruitment to the membrane and/or the formation of the coated pit.

Human general transcription factor TFIIA: characterization of a cDNA encoding the small subunit and requirement for basal and activated transcription.

The human general transcription factor TFIIA is one of several factors involved in specific transcription by RNA polymerase II, possibly by regulating the activity of the TATA-binding subunit (TBP) of TFIID. TFIIA purified from HeLa extracts consists of 35-, 19-, and 12-kDa subunits. Here we describe the isolation of a cDNA clone (hTFIIA gamma) encoding the 12-kDa subunit. Using expression constructs derived from hTFIIA gamma and TFIIA alpha/beta (which encodes a 55-kDa precursor to the alpha and beta subunits of natural TFIIA), we have constructed a synthetic TFIIA with a polypeptide composition similar to that of natural TFIIA. The recombinant complex supports the formation of a DNA-TBP-TFIIA complex and mediates both basal and Gal4-VP16-activated transcription by RNA polymerase II in TFIIA-depleted nuclear extracts. In contrast, TFIIA has no effect on tRNA and 5S RNA transcription by RNA polymerase III in this system. We also present evidence that both the p55 and p12 recombinant subunits interact with TBP and that the basic region of TBP is critical for the TFIIA-dependent function of TBP in nuclear extracts.

Ultrastructural identification of uncoated caveolin-independent early endocytic vehicles

Using quantitative light microscopy and a modified immunoelectron microscopic technique, we have characterized the entry pathway of the cholera toxin binding subunit (CTB) in primary embryonic fibroblasts. CTB trafficking to the Golgi complex was identical in caveolin-1 null (Cav1 -/-) mouse embryonic fibroblasts (MEFs) and wild-type (WT) MEFs. CTB entry in the Cav1 -/- MEFs was predominantly clathrin and dynamin independent but relatively cholesterol dependent. Immunoelectron microscopy was used to quantify budded and surface-connected caveoloe and to identify noncaveolar endocytic vehicles. In WT MEFs a small fraction of the total Cav1-positive structures were shown to bud from the plasma membrane (2 % per minute), and budding increased upon okadaic acid or lactosyl ceramide treatment. However, the major carriers involved in initial entry of CTB were identified as uncoated tubular or ring-shaped structures. These carriers contained GPI-anchored proteins and fluid phase markers and represented the major vehicles mediating CTB uptake in both WT and caveolae-null cells.

Synthesis of some copper(II)-chelating (dialkylamino)pyridine amphiphiles and evaluation of their esterolytic capacities in cationic micellar media

Three new (dialkylamino)pyridine (DAAP)-based ligand amphiphiles 3-5 have been synthesized. All of the compounds possess a metal ion binding subunit in the form of a 2,6-disubstituted DAAP moiety. In addition, at least one ortho-CH2OH substituent is present in all the ligands. Complex formation by these ligands with various metal ions were examined under micellar conditions, but only complexes with Cu(II) ions showed kinetically potent esterolytic capacities under micellar conditions. Complexes with Cu(II) were prepared in host comicellar cetyltrimethylammonium bromide (CTABr) media at pH 7.6. Individual complexes were characterized by UV-visible absorption spectroscopy and electron paramagnetic resonance spectroscopy. These metallomicelles speed the cleavage of the substrates p-nitrophenyl hexanoate or p-nitrophenyl diphenyl phosphate. To ascertain the nature of the active esterolytic species, the stoichiometries of the respective Cu(II) complexes were determined from the kinetic version of Job's plot. In all the instances, 2:1 complex ligand/Cu(II) ion are the most kinetically competent species. The apparent pK(a) values of the Cu(II)-coordinated hydroxyl groups of the ligands 3, 4, and 5, in the comicellar aggregate, are 7.8, 8.0, and 8.0, respectively, as estimated from the rate constant vs pH: profiles of the ester cleavage reactions. The nucleophilic metallomicellar reagents and the second-order "catalytic" rate constants toward esterolysis of the substrate p-nitrophenyl hexanoate (at 25 degrees C, pH 7.6) are 37.5 for 3, 11.4 for 4, and 13.8 for 5. All catalytic systems comprising the coaggregates of 3, 4, or 5 and CTABr demonstrate turnover behavior in the presence of excess substrate.

Myosin VIIA, important for human auditory function, is necessary for Drosophila auditory organ development.

BACKGROUND: Myosin VIIA (MyoVIIA) is an unconventional myosin necessary for vertebrate audition [1]-[5]. Human auditory transduction occurs in sensory hair cells with a staircase-like arrangement of apical protrusions called stereocilia. In these hair cells, MyoVIIA maintains stereocilia organization [6]. Severe mutations in the Drosophila MyoVIIA orthologue, crinkled (ck), are semi-lethal [7] and lead to deafness by disrupting antennal auditory organ (Johnston's Organ, JO) organization [8]. ck/MyoVIIA mutations result in apical detachment of auditory transduction units (scolopidia) from the cuticle that transmits antennal vibrations as mechanical stimuli to JO. PRINCIPAL FINDINGS: Using flies expressing GFP-tagged NompA, a protein required for auditory organ organization in Drosophila, we examined the role of ck/MyoVIIA in JO development and maintenance through confocal microscopy and extracellular electrophysiology. Here we show that ck/MyoVIIA is necessary early in the developing antenna for initial apical attachment of the scolopidia to the articulating joint. ck/MyoVIIA is also necessary to maintain scolopidial attachment throughout adulthood. Moreover, in the adult JO, ck/MyoVIIA genetically interacts with the non-muscle myosin II (through its regulatory light chain protein and the myosin binding subunit of myosin II phosphatase). Such genetic interactions have not previously been observed in scolopidia. These factors are therefore candidates for modulating MyoVIIA activity in vertebrates. CONCLUSIONS: Our findings indicate that MyoVIIA plays evolutionarily conserved roles in auditory organ development and maintenance in invertebrates and vertebrates, enhancing our understanding of auditory organ development and function, as well as providing significant clues for future research.

Phorbol esters promote alpha 1-adrenergic receptor phosphorylation and receptor uncoupling from inositol phospholipid metabolism.

DDT1 MF-2 cells, which are derived from hamster vas deferens smooth muscle, contain alpha 1-adrenergic receptors (54,800 +/- 2700 sites per cell) that are coupled to stimulation of inositol phospholipid metabolism. Incubation of these cells with tumor-promoting phorbol esters, which stimulate calcium- and phospholipid-dependent protein kinase, leads to a marked attenuation of the ability of alpha 1-receptor agonists such as norepinephrine to stimulate the turnover of inositol phospholipids. This turnover was measured by determining the 32P content of phosphatidylinositol and phosphatidic acid after prelabeling of the cellular ATP pool with 32Pi. These phorbol ester-treated cells also displayed a decrease in binding affinity of cellular alpha 1 receptors for agonists with no change in antagonist affinity. By using affinity chromatography on the affinity resin Affi-Gel-A55414, the alpha 1 receptors were purified approximately equal to 300-fold from control and phorbol ester-treated 32Pi-prelabeled cells. As assessed by NaDodSO4/polyacrylamide gel electrophoresis, the Mr 80,000 alpha 1-receptor ligand-binding subunit is a phosphopeptide containing 1.2 mol of phosphate per mol of alpha 1 receptor. After phorbol ester treatment this increased to 3.6 mol of phosphate per mol of alpha 1 receptor. The effect of phorbol esters on norepinephrine-stimulated inositol phospholipid turnover and alpha 1-receptor phosphorylation showed the same rapid time course with a t1/2 less than 2 min. These results indicate that calcium- and phospholipid-dependent protein kinase may play an important role in regulating the function of receptors that are coupled to the inositol phospholipid cycle by phosphorylating and deactivating them.

Characterization of a gamma-aminobutyric acid transport system of rhizobium leguminosarum bv. viciae 3841

Spontaneous mutants of Rhizobium leguminosarum bv. viciae 3841 were isolated that grow faster than the wild type on gamma-aminobutyric acid (GABA) as the sole carbon and nitrogen source. These strains (RU1736 and RU1816) have frameshift mutations (gtsR101 and gtsR102, respectively) in a GntR-type regulator (GtsR) that result in a high rate of constitutive GABA transport. Tn5 mutagenesis and quantitative reverse transcription-PCR showed that GstR regulates expression of a large operon (pRL100242 to pRL100252) on the Sym plasmid that is required for GABA uptake. An ABC transport system, GtsABCD (for GABA transport system) (pRL100248-51), of the spermidine/putrescine family is part of this operon. GtsA is a periplasmic binding protein, GtsB and GtsC are integral membrane proteins, and GtsD is an ATP-binding subunit. Expression of gtsABCD from a lacZ promoter confirmed that it alone is responsible for high rates of GABA transport, enabling rapid growth of strain 3841 on GABA. Gts transports open-chain compounds with four or five carbon atoms with carboxyl and amino groups at, or close to, opposite termini. However, aromatic compounds with similar spacing between carboxyl and amino groups are excellent inhibitors of GABA uptake so they may also be transported. In addition to the ABC transporter, the operon contains two putative mono-oxygenases, a putative hydrolase, a putative aldehyde dehydrogenase, and a succinate semialdehyde dehydrogenase. This suggests the operon may be involved in the transport and breakdown of a more complex precursor to GABA. Gts is not expressed in pea bacteroids, and gtsB mutants are unaltered in their symbiotic phenotype, suggesting that Bra is the only GABA transport system available for amino acid cycling.

Identification of surface protein complexes of Streptococcus pyogenes through protein microarray technology

A systematic characterization of the composition and structure of the bacterial cell-surface proteome and its complexes can provide an invaluable tool for its comprehensive understanding. The knowledge of protein complexes composition and structure could offer new, more effective targets for a more specific and consequently effective immune response against a complex instead of a single protein. Large-scale protein-protein interaction screens are the first step towards the identification of complexes and their attribution to specific pathways. Currently, several methods exist for identifying protein interactions and protein microarrays provide the most appealing alternative to existing techniques for a high throughput screening of protein-protein interactions in vitro under reasonably straightforward conditions. In this study approximately 100 proteins of Group A Streptococcus (GAS) predicted to be secreted or surface exposed by genomic and proteomic approaches were purified in a His-tagged form and used to generate protein microarrays on nitrocellulose-coated slides. To identify protein-protein interactions each purified protein was then labeled with biotin, hybridized to the microarray and interactions were detected with Cy3-labelled streptavidin. Only reciprocal interactions, i. e. binding of the same two interactors irrespective of which of the two partners is in solid-phase or in solution, were taken as bona fide protein-protein interactions. Using this approach, we have identified 20 interactors of one of the potent toxins secreted by GAS and known as superantigens. Several of these interactors belong to the molecular chaperone or protein folding catalyst families and presumably are involved in the secretion and folding of the superantigen. In addition, a very interesting interaction was found between the superantigen and the substrate binding subunit of a well characterized ABC transporter. This finding opens a new perspective on the current understanding of how superantigens are modified by the bacterial cell in order to become major players in causing disease.

Funktionsanalyse von Gamma2-Adaptin: ein zellulärer Adaptor der Hepatitis-B-Virus-Morphogenese

Im Replikationszyklus umhüllter Viren entstehen neue Viruspartikel durch die Knospung an Membranen der Wirtszelle. An diesem Prozess sind verschiedene zelluläre Faktoren und Mechanismen beteiligt, speziell die ESCRT-Proteinkomplexe, welche die Vesikelbildung an den MVBs steuern. Auch bei HBV ist davon auszugehen, dass Komponenten der Wirtszelle an der Umhüllung und Freisetzung der Virionen beteiligt sind, allerdings sind diese noch weitgehend unbekannt. Ziel dieser Arbeit war es daher, die zellulären Faktoren genauer zu charakterisieren und ihre Funktion bei der Virusumhüllung aufzuklären. Den Ausgangspunkt für die hier durchgeführten Untersuchungen bildeten vorangegangene Arbeiten, in denen die spezifische Interaktion des L-Hüllproteins von HBV mit g2-Adaptin nachgewiesen werden konnte. Diese ist für die Morphogenese von HBV essentiell, allerdings ist die zelluläre ebenso wie die virusspezifische Funktion von g2-Adaptin bislang unbekannt. Im Rahmen dieser Arbeit sollte daher untersucht werden, wo und wie g2-Adaptin in der Zelle funktionell ist, um daraus Rückschlüsse auf die Vorgänge bei der Morphogenese von HBV ziehen zu können. Die Grundlage für die Charakterisierung von g2-Adaptin bildete seine Ähnlichkeit zu zellulären Clathrin-Adaptorproteinen. So konnte hier gezeigt werden, dass auch g2-Adaptin ein Clathrin-Bindungsmotiv besitzt, welches eine Interaktion mit Clathrin ermöglicht. Außerdem konnte ein Ubiquitin-Interaktions-Motiv (UIM) identifiziert werden, das die Bindung an ubiquitinierte Proteine vermittelt. Diese Beobachtung deutet darauf hin, dass g2-Adaptin zu einer Gruppe monomerer Adaptorproteine zählen könnte, welche als Ubiquitin-Rezeptoren in der Zelle funktionell sind. Die folgenden Analysen zeigten eine weitere Gemeinsamkeit, da auch g2-Adaptin selbst durch Ubiquitin modifiziert wird, wobei die Ubiquitinierung von einem intakten UIM abhängt. Dieser als Coupled Monoubiquitination bezeichnete Prozess wird hierbei durch die Ubiquitin-Ligase Nedd4 vermittelt, die direkt mit g2-Adaptin interagiert. Dabei konnte nachgewiesen werden, dass die C2-Domäne von Nedd4 ebenfalls mit Ubiquitin modifiziert ist, wodurch der Kontakt zum UIM von g2-Adaptin erfolgt. Die meisten der bislang bekannten Ubiquitin-bindenden Adaptorproteine, spielen bei der Vesikelentstehung an verschiedenen zellulären Membranen eine Rolle, wo sie an der Sortierung der vorwiegend ubiquitinierten Membranproteine beteiligt sind und zelluläre Komponenten rekrutieren, welche die Vesikelabschnürung vermitteln. Die Adaptorproteine sind dabei meist mit der jeweiligen Membran assoziiert, was auch für g2-Adaptin nachgewiesen werden konnte. Diese Membranbindung wird durch den N-terminalen Proteinbereich von g2-Adaptin vermittelt und erfolgt unabhängig von den Ubiquitin-bindenden Eigenschaften und von Nedd4. Allerdings scheint die Ubiquitin-Modifikation von g2-Adaptin ausschließlich in membrangebundener Form zu erfolgen. An welchen Membranen g2-Adaptin lokalisiert ist, wurde in Immunfluoreszenzstudien untersucht, wobei eine enge Assoziation von g2-Adaptin mit späten Endosomen bzw. MVBs zu beobachten war. Bei weiteren Analysen konnte auch ein funktioneller Einfluss auf die Vesikelentstehung an den MVBs nachgewiesen werden, da durch die Depletion von g2-Adaptin stark vergrößerte, defekte MVBs induziert wurden. Dies deutet darauf hin, dass g2-Adaptin als Ubiquitin-Rezeptor an diesen Prozessen beteiligt sein könnte. Ebenso wie andere Adaptorproteine könnte es hier an die Cargo-Proteine binden, diese durch den Kontakt zu Clathrin lokal konzentrieren und die Vesikelabschnürung durch die Rekrutierung der MVB-Maschinerie vermitteln. Möglicherweise stellt g2-Adaptin hierbei den bislang nicht identifizierten Adaptor dar, der die Verbindung zwischen Nedd4 und der MVB-Kaskade herstellt. Eine ähnliche Funktion für g2-Adaptin ist auch bei der Morphogenese von HBV denkbar. Aufgrund der durchgeführten Lokalisationsstudien ist anzunehmen, dass die Umhüllung der HBV-Partikel direkt an den MVBs erfolgt. Vermutlich bindet g2-Adaptin hier an das L-Hüllprotein, wobei es durch die Rekrutierung von Clathrin zu einer lokalen Anreicherung der Hüllproteine kommt. g2-Adaptin interagiert zudem in UIM-abhängiger Weise mit dem Nukleokapsid, wobei der Kontakt direkt erfolgen könnte oder durch die Ubiquitin-Ligase Nedd4 vermittelt wird, welche über eine Late-Domäne ebenfalls mit dem Nukleokapsid verbunden ist. Anscheinend gelangt das Nukleokapsid durch den Einfluss von g2-Adaptin und Nedd4 zum Ort der Virusmorphogenese, wo die eigentliche Umhüllung und die Abschnürung der Viruspartikel erfolgen. Vermutlich sind auch hier Komponenten der MVB-Maschinerie beteiligt, die womöglich durch g2-Adaptin rekrutiert werden.

Charakterisierung zellulärer Interaktionspartner des großen Hüllproteins des Hepatitis-B-Virus

Im Mittelpunkt dieser Arbeit stand das große L-Hüllprotein (L) des Hepatitis B - Virus. L bildet eine ungewöhnliche duale Topologie in der ER-Membran aus, welche auch im reifen Viruspartikel erhalten bleibt. In einem partiellen, posttranslationalen Reifungsprozess wird die sogenannte PräS-Region von der zytosolischen Seite der Membran aus in das ER-Lumen transloziert. Aufgrund seiner dualen Topologie und der damit verbundenen Multifunktionalität übernimmt L eine Schlüsselfunktion im viralen Lebenszyklus. Ein Schwerpunkt dieser Arbeit lag deshalb darin, neue zelluläre Interaktionspartner des L-Hüllproteins zu identifizieren. Ihre Analyse sollte helfen, das Zusammenspiel des Virus mit der Wirtszelle besser zu verstehen. Hierfür wurde das Split - Ubiquitin Hefe - Zwei - Hybrid System eingesetzt, das die Interaktionsanalyse von Membranproteinen und Membran-assoziierten Proteinen ermöglicht. Zwei der neu identifizierten Interaktionspartner, der v-SNARE Bet1 und Sec24A, die Cargo-bindende Untereinheit des CoPII-vermittelten vesikulären Transports, wurden weitergehend im humanen Zellkultursystem untersucht. Sowohl für Bet1 als auch für Sec24A konnte die Interaktion mit dem L-Hüllprotein bestätigt und der Bindungsbereich eingegrenzt werden. Die Depletion des endogenen Bet1 reduzierte die Freisetzung L-haltiger, nicht aber S-haltiger subviraler Partikel (SVP) deutlich. Im Gegensatz zu Bet1 interagierte Sec24A auch mit dem mittleren M- und kleinen S-Hüllprotein von HBV. Die Inhibition des CoPII-vermittelten vesikulären Transportweges durch kombinierte Depletion der vier Sec24 Isoformen blockierte die Freisetzung sowohl L- als auch S-haltiger SVP. Dies bedeutet, dass die HBV - Hüllproteine das ER CoPII-vermittelt verlassen, wobei sie aktiv Kontakt zur Cargo-bindenden Untereinheit Sec24A aufnehmen. Der effiziente Export der Hüllproteine aus dem ER ist für die Virusmorphogenese und somit für den HBV - Lebenszyklus essentiell. rnEin weiterer Schwerpunkt dieser Arbeit basierte auf der Interaktion des L-Hüllproteins mit dem ER-luminalen Chaperon BiP. In der vorliegenden Arbeit wurde überprüft, ob BiP, ähnlich wie das zytosolische Chaperon Hsc70, an der Ausbildung der dualen Topologie des L-Hüllproteins beteiligt ist. Hierfür wurde BiP durch die ektopische Expression seiner Ko-Chaperone BAP und ERdj4 in seiner Substrat-bindenen Kapazität manipuliert. ERdj4, ein Mitglied der Hsp40 - Proteinfamilie, stimuliert die ATPase-Aktivität von BiP, was die Substratbindung stabilisiert. Der Nukleotid - Austauschfaktor BAP hingegen vermittelt die Auflösung des BiP - Substrat - Komplexes. Die Auswirkung der veränderten in vivo-Aktivität von BiP auf die posttranslationale PräS-Translokation wurde mit Proteaseschutz - Versuchen untersucht. Die ektopische Expression des positiven als auch des negativen Regulators von BiP resultierte in einer drastischen Reduktion der posttranslationalen PräS-Translokation. Ein vergleichbarer Effekt wurde nach Manipulation des BiP ATPase - Zyklus durch Depletion der zellulären ATP - Konzentration beobachtet. Dies spricht dafür, dass das ER-luminale Chaperon BiP, zusammen mit Hsc70, eine zentrale Rolle in der Ausbildung der dualen Topologie des L-Hüllproteins spielt. rnZwei weitere Proteine, Sec62 und Sec63, die sich für die posttranslationale Translokation in der Hefe als essentiell erwiesen haben, wurden in die Analyse der dualen Topologie des L-Hüllproteins einbezogen. Interessanterweise konnte eine rein luminale Ausrichtung der PräS-Region nach kombinierter Depletion des endogenen Sec62 und Sec63 beobachtet werden. Dies deutet an, dass sowohl Sec62 als auch Sec63 an der Ausbildung der dualen Topologie des L-Hüllproteins beteiligt sind. In Analogie zur Posttranslokation der Hefe könnte Sec62 als Translokon-assoziierter Rezeptor für Substrate der Posttranslokation, und damit der PräS-Region, dienen. Sec63 könnte mit seiner J-Domäne BiP zum Translokon rekrutieren und daraufhin dessen Substrat-bindende Aktivität stimulieren. BiP würde dann, einer molekularen Ratsche gleich, die PräS-Region durch wiederholtes Binden und Freisetzen aktiv in das ER-Lumen hereinziehen, bis eine stabile duale Topologie des L-Hüllproteins ausgebildet ist. Die Bedeutung von Sec62 und Sec63 für den HBV - Lebenszyklus wird dadurch untermauert, dass sowohl die ektopische Expression als auch die Depletion des endogenen Sec63 die Freisetzung L-haltiger SVP deutlich reduziert. rn