English Title: Genetic and biochemical characterization of Nup192p - an essential and central nucleoporin of the nuclear pore complex

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Abstract

Ein Hauptmerkmal eukaryotischer Zellen ist der von einer Kernmembran umschlossene Zellkern. Der regulierte Molekülaustausch zwischen Zellkern und Zytoplasma wird durch die in der Kernhülle liegenden Kernporenkomplexe (NPCs) ermöglicht. In der Hefe S. cerevisiae sind zwar alle am Aufbau des NPCs beteiligten Nukleoporine identifiziert, aber nur teilweise charakterisiert. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit Nup192p, einem der größten und eines der wenigen essentiellen Nukleoporine der Hefe S. cerevisiae ist. Um mehr über Funktion, Lage und Struktur von Nup192p zu erfahren, wurden genetische und biochemische Analysen durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass Nup192p auf genetischer Ebene spezifisch mit dem essentiellen Nsp1p-Nup49p-Nup57p-Nic96p-Komplex, dem essentiellen Nup84p-Komplex sowie mit Nup188p interagiert. Mittels Affinitätschromatographie und Western Blot Analyse konnte gezeigt werden, dass die genetischen Interaktionen zwischen Nup192p und Nup188p bzw. zwischen Nup192p und Nsp1p, Nup49p sowie Nic96p auf biochemischer Ebene direkten Interaktionen entsprechen. Dagegen sind die biochemischen Interaktionen zwischen Nup192p und dem Nup84p-Komplex schwächer ausgeprägt. Dies könnte bedeuten, dass Nup192p und der Nup84p-Komplexes aufeinander folgende oder überlappende Funktion in der NPC-Biogenese besitzen könnten. Die Ergebnisse unterstützen das Modell, dass Nup192p ein zentraler und essentieller struktureller Bestandteil der Speichen-Ring-Struktur ist. In dieser Umgebung könnte Nup192p Bestandteile des zentralen Transportkanals, z.B. den Nsp1p-Komplex, über Nic96p und Nup188p mit transmembranen Kernporenproteinen, wie Pom152p verbinden. Als möglicher Bestandteil des Speichen-Ring-Komplexes könnte Nup192p eine stabilisierende Funktion besitzen. Während der NPC-Biogenese könnte Nup192p als ein Gerüst fungieren und das Einfügen der mit Nup192p interagierenden Nukleoporine am richtigen Ort ermöglichen oder erleichtern.

Translation of abstract (English)

A hallmark of eukaryotic cells is the presence of a cell nucleus surrounded by the nuclear membrane, which is penetrated by so called nuclear pore complexes (NPCs) the only connections between nucleus and cytoplasm. NPCs are built of proteins called nucleoporins. In the yeast S. cerevisiae all nucleoporins seem to be identified, but most of them are only partially characterised yet. This dissertation deals with Nup192p, which is one of the biggest and one of the few essential nucleoporins in S. cerevisiae, too. In order to learn more about function, location and structure of this big, essential nucleoporin, genetic and biochemical analyses were performed with Nup192p. The presented results show, that Nup192p interacts on the genetic level specifically via synthetic lethality with members of the essential Nsp1p-Nup49p-Nup57p-Nic96p-complex (Nsp1p-complex), and the essential Nup84p-complex as well as with Nup188p. Via affinity chromatography and western blot analysis the genetic interactions between Nup192p and Nup188p, Nsp1p, Nup49p and Nic96p could be translated into direct biochemical interactions. On the other side, the found biochemical interactions between Nup192p and members of the Nup84p-complex are much weaker. This could hint to following or overlapping roles of Nup192p and the Nup84p-complex in NPC-biogenesis. The presented results are in agreement with a model of Nup192p as a central and essential component of the NPC. In this location Nup192p links components of the central transport channel, e.g. the Nsp1p-complex, via Nic96p and Nup188p with transmembrane nucleoporins like Pom152p. As possible part of the central spoke-ring-complex Nup192p could posses a stabilising function. And during NPC-biogenesis Nup192p could act as a framework which enables or at least facilitates the positioning of nucleoporins interacting with Nup192p.