%0 Generic
%A Scheuring, David
%D 2011
%F heidok:12453
%K ESCRT , Membranproteine , MVB , Ubiquitin , vakuolärer TransportESCRT , membrane proteins , multivesicular body , ubiquitin , vacuolar transport
%R 10.11588/heidok.00012453
%T Funktionelle Charakterisierung pflanzlicher Endosomen
%U https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/12453/
%X Synthese und Abbau von Proteinen müssen in einem dynamischen Gleichgewicht stehen, damit die Zelle sowohl ihre grundlegenden Funktionen wahrnehmen als auch auf externe Stimuli reagieren kann. Während der Abbau von löslichen Proteinen Ubiquitin-abhängig über das Proteasom im Cytosol vermittelt wird, erfordert der Abbau von Membranproteinen Wechselwirkungen mehrerer Proteinkomplexe, zusammenfassend als ESCRT-Maschinerie (endosomal sorting complex required for transport) bezeichnet und beinhaltet mehrere Transportprozesse an endosomalen Membranen. Dabei übernimmt die ESCRT-Maschinerie die Sortierung von Membranproteinen in die intraluminalen Vesikel (ILV) der multivesikulären, späten Endosomen (multivesicular body, MVB) und ermöglichen so den Transport in das vakuoläre Lumen und damit letztlich den Abbau zu degradierender Proteine. In Hefe und Säugern konnte gezeigt werden, dass ubiquitinierte Proteine der Plasmamembran internalisiert und von der ESCRT-Maschinerie erkannt werden. In Pflanzen wurden bislang nur wenige Komponenten dieser Maschinerie funktionell charakterisiert und bisher konnte weder eine Ubiquitin-vermittelte Internalisierung von Membranproteinen noch eine Interaktion dieser Proteine mit ESCRT-Komponenten an endosomalen Kompartimenten gezeigt werden. Für die Charakterisierung der ESCRT-Maschinerie und zur Untersuchung ihrer Rolle an der Biogenese verschiedener Kompartimente, wurden biochemische, genetische und ultrastrukturelle Methoden kombiniert. Durch die Produktion von Antikörpern gegen ESCRT-Komponenten und durch die Expression bestimmter ESCRT-Proteine, wurden Lokalisierungsstudien durchgeführt und eine graduelle Verteilung der ESCRT-Maschinerie entlang der Kompartimente des vakuolären Transportwegs gefunden. Die funktionelle Analyse von ESCRT-Mutanten zeigte, dass der vakuoläre Transport von diesen Komplexen abhängt und der Transport vom frühen Endosom (TGN/EE) zum späten Endosom (MVB/LE) nicht durch Transportvesikel sondern durch einen Reifungsprozess erfolgt. Die Reifung des MVB/LE aus Membranen des TGN/EE wurde durch den Nachweis von TGN-MVB Hybrid-Strukturen bestätigt. Des Weiteren konnte Ubiquitin als Sortierungssignal für endocytischen Transport in Pflanzen identifiziert und Erkenntnisse über die Bedeutung des Ubiquitinierungs-Status von zu degradierenden Proteinen gewonnen werden. Untersuchungen am Gesamtorganismus (Arabidopsis t-DNA-Insertionslinien) zeigten, dass die Funktionalität der ESCRT-Maschinerie nicht nur auf molekularbiologischer Ebene, sondern auch für die Entwicklung der Pflanze von großer Bedeutung ist.