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Funktionelle Charakterisierung von Myosin IK in Dictyostelium discoideum

Kistler, Claudia

English Title: Functional Characterisation of myosin IK in Dictyostelium discoideum

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PDF, German
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Abstract

Die hochbewegliche Amöbe D. discoideum exprimiert 12 verschiedene Myosinisoformen, von denen sieben der Klasse I angehören. Myosin IK, ein Mitglied dieser Klasse, hat eine einzigartige Struktur. Es zeichnet sich durch eine überdimensionale Motordomäne und sehr kurzen Halsregion aus. Die Schwanzdomäne fehlt offensichtlich ganz. In vivo Studien von endogenem MyoK zeigten, daß in den mobilen Phasen ca. 10 des Proteins an Membranen assoziiert. Immunfluoreszenzen bestätigten eine Assoziation von MyoK nur an bestimmten Regionen der Plasmamembran. Innerhalb der Motordomäne in der Region der Oberflächenschleife 1 (Loop 1) befindet sich eine Insertion (GPR-Loop). Diese enthält einen hohen Anteil an Prolin (P), Glycin (G) und Arginin (R) und weist Homologie zu einer ATP-unabhängigen actinbindenden Domäne auf, die im Schwanz anderer Myosine I zu finden ist. Trotz dieser Insertion verhält sich MyoK wie ein klassisches Myosin, indem es in ATP-abhängiger Weise an F-Actin bindet. Doch ist die Freisetzung von Actin nicht nur ATP-, sondern auch salzabhängig. Der in E. coli exprimierte GPR-Loop zeigte eine salzabhängige Actinbindung in vitro. Der GPR-Loop enthält poly-Prolin Motive (ZPPX) und ein SH3 Motiv. Zur Untersuchung einer Bindung an weitere Proteine wurden Interaktionsstudien des GST-GPR-Loops mit zellulären Extrakten durchgeführt. Die gefundene in vivo Assoziation zwischen GPR-Loop und Profilactin wurde in vitro direkt als Bindung über Profilin bestätigt. Die Ansequenzierung weiterer Liganden führte zu der Identifizierung von D. discoideum Abp1, einem actinbindenden Protein, das bisher nur in S. cerevisiae und M. musculus beschrieben ist. Damit eröffnete sich eine neue Sicht bezüglich der Funktion von MyoK. Abp1 gilt als Aktivator des Arp2/3 Komplex, durch den beschleunigte Actinnukleation stattfindet. So scheint MyoK nicht nur eine mechanische Rolle innerhalb des Actincortex zu spielen, sondern kann als Regulator die Actin-Polymerisation aktiv beeinflussen.

Translation of abstract (English)

The highly motile amoeba Dictyostelium discoideum expresses 12 different myosin isoforms, from which seven belong to the class I. Myosin IK, a member of this class has a unique structure. Unlike other myosins it has an oversized motor domain, a very short neck domain and it virtually lacks a tail domain. In vivo studies with endogenous MyoK showed the distribution pattern of the protein during development: In mobile phases 10 of MyoK is associated with membranes. An enrichment of MyoK at certain regions of the plasma membrane was confirmed by immunofluorescence. These regions are known places of dynamic actin reorganization like the leading edge or phagocytic cups. The surface loop 1 (GPR-loop) within the motordomain contains a large insertion rich in proline (P), glycine (G) and arginine (R). Despite this insertion MyoK behaves like a classical myosin in terms of ATP- dependent F-actin binding. However, the release from actin is not only ATP-dependent but also salt sensitive. Purified GPR-loop showed a salt dependent F-actin binding in vitro. The GPR-loop contains poly-proline motifs (ZPPX) and a classical SH3 binding motif. Potential interactions with other proteins were tested by binding studies of the GST-GPR-loop with cellular extracts. An interaction between GPR-loop and profil-actin found in vivo was confirmed in vitro as a direct binding through profilin. The partial sequencing of further ligands led to the identification of Dictyostelium Abp1, an actin binding protein described so far only in S. cerevisiae and M. musculus. Thus a new view is opened up concerning the cellular function of MyoK. Abp1 is an activator of the Arp2/3 complex which has been shown to accelerate actin nucleation. Therefore MyoK not only seems to play a mechanical role within the actin cortex but also regulates the actin polymerization actively in dynamic regions.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Holmes, Prof. Dr. Kenneth C.
Date of thesis defense: 8 July 2002
Date Deposited: 28 Oct 2002 00:00
Date: 2002
Faculties / Institutes: Service facilities > Max-Planck-Institute allgemein > MPI for Medical Research
Subjects: 570 Life sciences
Controlled Keywords: Dictyostelium discoideum, Myosin, Actin-bindende Proteine
Uncontrolled Keywords: Zytoskelett , Actindynamikcytoskeleton , actin dynamics
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