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datestamp: 2024-11-05 09:28:46
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status_changed: 2024-11-05 09:28:46
type: doctoralThesis
metadata_visibility: show
creators_name: Zheng, Anjun
title: Structural and bio-functional analysis revealed the mechanism of γ-tubulin
ring complex formation in C. albicans
subjects: ddc-500
subjects: ddc-570
divisions: i-140001
adv_faculty: af-14
cterms_swd: Zytokinese, Mikrotubuli, C. albicans
cterms_swd: γ-TuRC, centrosomalen MTOCs (centrosomalen Microtubule Organizing Centers)
cterms_swd: Kryo-EM-Struktur
abstract: Die Zytokinese ist ein wichtiger biologischer Prozess für die Zellproliferation. Die
Mikrotubuli (MT) als Zytoskelettmitglied ist für die Zellmigration, Zellteilung und
Zellpolaritätsbildung unverzichtbar. Daher ist die Untersuchung des MT-Nukleationsmechanismus unerlässlich. γ-TuRC ist sowohl für centrosomalen MTOCs (centrosomalen Microtubule Organizing Centers) als auch bei ncMTOCs (noncentrosomalen Microtubule Organizing Centers) die MT-Nukleationsvorlage in Zellen. In dieser Arbeit konzentriere ich mich hauptsächlich auf das ncMTOC-System in C. albicans (SPB (Spindelpolkörper)) und versuchen diesen biologischen Mechanismus zu verstehen.
In dieser Studie ist es mir gelungen, in Zusammenarbeit mit der Gruppe von Dr. Stefan Pfeffer, zwei Kryo-EM-Strukturen der MT-Kernbildungseinheit in C. albicans zu erhalten, die neue Einblicke in das Verständnis der MT-Ausbildung in C. albicans lieferten. Der 3.6 Å γ-TuSC-Komplex ist ein Monomer und bildet eine Y-förmige Struktur aus, die in Zusammenarbeit mit Dr. Erik Zupa aufgeklärt wurde. Mit der Strukturanalyse und den Mutationsexperimenten fand ich eine Insertionsschleife in Spc98, die mit Spc97 interagiert und den γ-TuSC stabilisiert. Darüber hinaus implizierten die Untersuchungen unterschiedlichen γ-Tubulin-Positionen in C. albicans und Xenopus die für die Aktivierung des γ-Tubulin-Ringkomplexes in C. albicans erforderlich sind2, 3.
Die andere Kryo-EM-Struktur ist der 3.6 Å γ-TuRC auf der zytoplasmatischen Seite des SPBs, der durch die Co-expression von γ-TuSC mit Spc72 und Stu2 erhalten wurde. Dieser Teil wurde in Zusammenarbeit mit Bram Vermeulen (Doktorand aus der Gruppe von Dr. Stefan Pfeffer) durchgeführt. Mit Hilfe dieser Studie fanden wir
überraschenderweise heraus, dass das Spc72CM1 als Dimer an Spc97 bindet und die dimerisierten CM1-Motive für die Oligomerisierung von γ-TuSC und die Zellviabilität entscheidend waren. Darüber hinaus fand ich auch die N-terminale Region des CM1-Motivs, die mit dem benachbarten Spc98 interagiert, was ebenfalls wichtig für die Förderung der Oligomerisierung von γ-TuSC ist. Darüber hinaus habe ich erfolgreich bestätigt, dass die C-terminale Region von Spc72(291-599) für die Interaktion mit der Cterminalen Helix von Stu2(894-924) essentiell ist. Basierend auf den monomeren und oligomeren Strukturen von γ-TuSC bestätigten wir die entscheidende Rolle dimerer CM1-Motive bei der γ-TuSC-Oligomerisierung. Darüber hinaus lieferte die direkte Bindung zwischen Spc72 und Stu2 in C. albicans auch weitere Hinweise darauf, dass Stu2 über seine gebundenen α/β-Tubulin-Dimere auf der zytoplasmatischen Seite die Mikrotubulinukleationsaktivität von an γ-TuRC stimuliert. In Zukunft muss untersucht werden, wie Stu2 auf struktureller Ebene an das γ-TuRC bindet, um die Funktion von Stu2 im MT-Ausbildungsprozess zusammen mit γ-TuRC besser zu verstehen. Der MTAusbildungsmechanismus auf der Kernseite ist ebenso wichtig zu untersuchen.
date: 2025
id_scheme: DOI
id_number: 10.11588/heidok.00035578
own_urn: urn:nbn:de:bsz:16-heidok-355788
date_accepted: 2024-10-15
advisor: HASH(0x55b82b480dc0)
language: eng
bibsort: ZHENGANJUNSTRUCTURAL
full_text_status: public
place_of_pub: Heidelberg
citation:   Zheng, Anjun  (2025) Structural and bio-functional analysis revealed the mechanism of γ-tubulin ring complex formation in C. albicans.  [Dissertation]     
document_url: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/35578/1/PhD_Thesis-02082024_Anjun_Zheng.pdf