Dissertation/Thesis Abstract

The Peptidyl-Prolyl Isomerase Pin1 Is Required for Maintenance of the Spindle Assembly Checkpoint
by Brown, Andreas, Dr.Nat., Universitaet Bayreuth (Germany), 2012, 136; 10692357
Abstract (Summary)

Chromosomen werden während der S-Phase des eukaryotischen Zellzyklus repliziert und während der M-Phase voneinander getrennt. Die beiden Schwesterchromatiden eines jeden duplizierten Chromosoms sind räumlich verbunden und mit Kohäsin, einem ringförmigen Protein-Komplex, gepaart. Sie werden in der Anaphase der Mitose voneinander getrennt, nachdem Kohäsin endoproteolytisch durch Separase gespalten wurde. Die Aktivierung dieser großen Protease erfordert den Abbau seiner beiden Inhibitoren, Securin und Cyclin B1, was vom Anaphase Promoting-Komplex oder Zyklosom (APC/C), einer aus mehreren Untereinheiten bestehenden Ubiquitin-Ligase in Verbindung mit seinem wichtigen Co-Aktivator Cdc20, bewerkstelligt wird. Der „Spindle Assembly Checkpoint“ (SAC) ist ein Kontrollmechanismus, der die Anheftungen der Chromosomen mit den Mikrotubuli des mitotischen Spindelapparats überwacht. Als Antwort auf eine einzelne fehlerhafte Befestigung sendet das betroffene Kinetochor ein "Wait anaphase"-Signal aus, welches vielfach verstärkt wird und in der quantitativen Sequestrierung von Cdc20 durch die SAC-Komponenten Mad2 und BubR1 resultiert. Die konsequente Inaktivierung des APC/C verursacht einen Metaphase-Arrest und gibt der Zelle nun Zeit, den Fehler zu korrigieren. Angesichts seiner großen Bedeutung für die Chromosomensegregation, ist es nicht verwunderlich, dass der Verlust der SAC-Funktion den Zelltod verursacht, während seine Beeinträchtigung mit der Entstehung von Tumoren einhergeht. Pin1 ist eine Peptidyl-Prolyl-Isomerase mit starker Präferenz für phosphorylierte Ser-Pro- oder Thr-Pro-Motive innerhalb seiner Proteinsubstrate. In der hier vorliegenden Arbeit werden Hinweise für die Beteiligung von Pin1 im Aufrechterhalten einer robusten SAC-Antwort präsentiert. Es wurden Antikörper gegen Pin1 hergestellt und dazu genutzt, die effektive Immunodepletion von Pin1 aus Extrakten von Xenopus laevis Eiern zu etablieren. Während der SAC in kontroll-behandelten Proben dieses zellfreien Systems aktiviert werden konnte, wurde Securin trotz der Anwesenheit von freien Kinetochoren abgebaut, wenn Pin1 zuvor entfernt worden war. Ein SAC-vermittelter Arrest konnte durch Zugabe von rekombinantem Pin1 zu depletiertem Extrakt gerettet werden, was die Spezifität dieser Wirkung untermauert. Ebenso löste die Zugabe von dominant negativen, nicht aber von Wildtyp-Pin1 zu SAC-etablierten Extrakten, eine Deaktivieriung des SACs aus. Chemische Inhibierung des humanen Pin1 mit zwei verschiedenen Molekülen brachte zwei verschiedene Krebszellenlinien dazu, Mitose in Abwesenheit von Spindeln zu verlassen. Dies resultierte im Abbau von Securin, Cyclin B1 und Mitose-spezifischer Phosphorylierung des Serinrestes 10 von Histon H3. Somit ist die Rolle von Pin1 als SAC-Komponente bei Säugetieren konserviert. Auf der Suche nach dem relevanten Ziel wurde Cdc20 als neuer Interaktionspartner von Wirbeltieren-Pin1 identifiziert. Diese Interaktion erfordert die Phosphorylierung der SP/TP-Aminosäurereste von Cdc20 und tritt nur während der Mitose auf. Wichtig ist, dass die Interaktion von Pin1 mit Cdc20 direkt ist und nicht durch eine andere Komponente des SAC oder einer Untereinheit des APC/C vermittelt ist. Die experimentellen Daten deuten darauf hin, dass Pin1-abhängige Isomerisierung von Cdc20 zu einer bevorzugten Assoziierung mit Mad2 und BubR1 anstelle des APC/C führt. Zusammengenommen tragen diese Erkenntnisse zu einem besseren Verständnis der molekularen Mechanismen der SAC-Regulation bei und entschlüsseln eine bisher unbekannte Rolle von Pin1 für die genomische Integrität.

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Advisor:
Commitee:
School: Universitaet Bayreuth (Germany)
School Location: Germany
Source: DAI-C 81/1(E), Dissertation Abstracts International
Source Type: DISSERTATION
Subjects: Cellular biology, Biochemistry
Keywords: Spindle assembly checkpoint
Publication Number: 10692357
ISBN: 9781392859919
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