Dissertation/Thesis Abstract

Eukaryotic Chromosome Segregation: New Aspects of Separase Regulation by Securin, Cdk1, PP2A and Auto-cleavage
by Böttger, Franziska, Ph.D., Universitaet Bayreuth (Germany), 2011, 126; 27610509
Abstract (Summary)

Das auslösende Ereignis eukaryotischer Chromosomensegregation ist die proteolytische Spaltung des chromosomalen Cohesins durch Separase. Die Aktivität dieser wichtigen, aber potentiell auch sehr gefährlichen Protease muss streng reguliert werden. Vor Beginn der Anaphase wird Separase durch Assoziation mit Securin oder Cyclin-abhängiger Kinase 1 (Cdk1) in Verbindung mit Cyclin B1 inaktiv gehalten. Erst wenn alle Chromosomen korrekt mit dem mitotischen Spindelapparat assoziiert sind, wird der Anaphase Promoting Complex oder Cyclosome (APC/C), eine E3-Ligase, aktiviert und vermittelt die Ubiquitinierung von Securin und Cyclin B1. Der anschließende proteasomale Abbau dieser Inhibitoren entlässt Separase in aktivierter Form. Murine embryonale Stammzellen, denen Securin fehlt und die eine Cdk1-resistente Separase-Mutante überexprimieren, sind lebensfähig. Daher muss es zusätzliche Regulationsmechanismen für Separase geben, welche die Schwesterchromatid-Trennung regulieren. Es wurde berichtet, dass menschliche Separase nicht nur Cohesin sondern auch sich selbst spalten kann. Außerdem interagiert Separase mit Protein Phosphatase 2A (PP2A). Allerdings sind die Funktionen dieser Selbstspaltung und PP2A-Interaktion noch immer ungeklärt. Darüber hinaus wurde berichtet, dass Securin auch mit PP2A interagieren kann, allerdings mit einer anderen Isoform. Daher muss die Frage geklärt werden, ob Separase oder Securin oder beide mit welcher Isoform von PP2A interagieren. In dieser Studie werden neue Einblicke in die Beziehung zwischen Separase-Selbstspaltung und PP2A-Bindung geliefert. Es konnte die Phosphorylierung eines Serinrestes in unmittelbarer Nähe zu der wichtigsten Selbstspaltstelle von Separase festgestellt werden. Außerdem konnte gezeigt werden, dass diese die Selbstspaltung der Separase stimuliert. Interessanterweise konnte in einem quantitativen massen-spektrometrischen Ansatz (SILAC) dieser Serinrest als Substrat der Separase-gebundenen PP2A identifiziert werden. Darüber hinaus konnte eine Punktmutation in Separase identifiziert werden, welche die Interaktion mit PP2A verhindert und in umittelbarer Nähe zu den Selbstspaltstellen liegt. PP2A verhindert also die Selbstspaltung der Separase sowohl auf eine katalytische als auch auf eine sterische Art. Es konnte weiterhin gezeigt werden, dass nicht-spaltbare Separase stärker mit PP2A interagiert und erzwungene Spaltung PP2A von Separase verdrängt. Zusammengenommen zeigen diese Ergebnisse, dass Selbstspaltung und PP2A-Bindung zwei antagonistische Mechanismen der Separaseregulation darstellen. Es konnte nachgewiesen werden, dass die Interaktion von PP2A mit Securin indirekt ist und durch Separase überbrückt wird. Außerdem wurde gezeigt, dass es sich hierbei um die B56- und nicht um die B55-Isoform der PP2A handelt. Weiterhin konnte ein phosphorylierungs- und APC/C-abhängiger Abbau von Separase-freiem Securin in früher Mitose gezeigt werden, während Separase-assoziiertes Securin durch PP2A dephosphoryliert und geschützt wird. In Tumoren sind die Securinmengen oft erhöht. In normalen Zellen könnte die frühzeitige Entfernung des überflüssigen Securins später eine rasche Separase-Aktivierung sowie einen zeitgerechten Anaphase-Beginn gewährleisten und damit eine akkurate Chromosomensegregation ermöglichen.

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Advisor:
Commitee:
School: Universitaet Bayreuth (Germany)
School Location: Germany
Source: DAI-C 81/4(E), Dissertation Abstracts International
Source Type: DISSERTATION
Subjects: Molecular biology
Keywords: Chromosome segregation, Auto-cleavage sites, Chromosomal cohesin by separase
Publication Number: 27610509
ISBN: 9781392605004
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