German Title: Die Rolle von TbZC3H11 in der trypanosomalen Hitzeschockantwort

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Abstract

Zusammenfassung Der parasitäre Protist Trypanosoma brucei übt praktisch keine Kontrolle über die Transkription aus. Dennoch muss dieser Organismus seine Genexpression an verschiedene Umgebungen anpassen, zum Beispiel den Blutstrom in Säugetieren oder den Mitteldarm des Insektenvektors (prozyklische Form). Die Regulation der Genexpression ist daher auf posttranskriptionale Mechanismen angewiesen. RNA-Bindeproteine sind wichtige posttranskriptionale Regulatoren, da sie die Stabilität, Lokalisierung und Translation ihrer Ziel-mRNAs beeinflussen können. CCCH Zinkfingerproteine, insbesondere die Tis11 Familie, sind an der Destabilisierung und Regulation von mRNAs mit AU-reichen Elementen in der 3’UTR (3’ untranslatierte Region) beteiligt. ZC3H11 ist ein trypanosomales Protein mit einer Tis11-ähnlichen Zinkfingerdomäne. Die Expression des ZC3H11 Proteins ist nach Hitzeschock oder Inhibition des Proteasoms erhöht und ZC3H11 ist phosphoryliert. ZC3H11-Reduktion mittels RNA-Interferenz (RNAi) ist in der Blutstromform, nicht aber in der prozyklischen Form, lethal. Die Reduktion in prozyklischen Parasiten schwächt jedoch die Fitness bei einem Hitzeschock. Mehrere mRNAs, die für Hitzeschockproteine und Chaperone kodieren, kopräzipitieren mit ZC3H11 und das Protein stabilisiert künstlich gebundene mRNAs. Außerdem verringert ZC3H11-RNAi die HSP70-mRNA Menge und Stabilität. Dieser Effekt wird von der 3’UTR vermittelt, genauer gesagt von einer Region mit AUU-Wiederholungen. Dieses AUU-Motif war auch in den 3’ UTRs der gebundenen Transkripte überrepräsentiert. Mittels Koimmunopräzipitation wurde ein MKT1-Homolog als Proteinbindepartner identifiziert. Da Mkt1p in Hefe mit dem PABP Bindeprotein, PBP1, interagiert, könnte die Stabilisation der ZC3H11- gebundenen Transkripte über diese Interaktion vermittelt werden. Meine Ergebnisse legen nahe, dass ZC3H11 ein wichtiger posttranskriptionaler Regulator der trypanosomalen Hitzeschockantwort ist.

Translation of abstract (English)

Summary The protist parasite Trypanosoma brucei exerts virtually no transcriptional control. Nevertheless, this organism has to adapt its gene expression to different environments, for example the mammalian bloodstream or the midgut of the insect vector. Regulation of gene expression therefore has to rely on post-transcriptional mechanisms. RNA binding proteins are important post-transcriptional regulators, as they can influence their target transcripts’ stability, localization and translation. Members of the CCCH protein family, especially the Tis11 group, are involved in mRNA destabilization and regulation of transcripts containing AU-rich elements in the 3’ untranslated region (3’UTR). ZC3H11 is a trypanosome zinc finger protein with one Tis11-like zinc finger domain, which is preceded by a conserved signature. ZC3H11 protein expression is stabilized upon heat shock or upon inhibition of the proteasome and the protein is phosphorylated. Depletion of ZC3H11 by RNA interference (RNAi) is lethal in the bloodstream stage of the parasite, but not in normally cultured procyclic (insect stage) trypanosomes. However, depletion in procyclics impairs fitness upon heat shock. ZC3H11 co-precipitates several heat shock protein and chaperone mRNAs and, using a tethering experiment, it was established that ZC3H11 stabilizes bound transcripts. Furthermore, depletion of ZC3H11 in the bloodstream stage decreases the steady state level of HSP70 mRNA and its half-life. This effect is mediated by the HSP70 3’UTR and more specifically the AUUrepeat- containing part. This AUU-repeat motif was also found to be enriched in the 3’UTRs of the co-precipitated transcripts. In protein co-immunoprecipitation experiments, an MKT1 homologue was identified as an interaction partner. As yeast Mkt1p interacts with the PABP Binding Protein, PBP1, we propose that the stabilization of target transcripts by ZC3H11 is mediated through this interaction. My results suggest that ZC3H11 is an important post-transcriptional master regulator of the trypanosome heat shock response.