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Substrate binding on the anaphase promoting complex/ cyclosome
Georg Petzold
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Betreuer*in
Jan-Michael Peters
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30069.22313.573469-9
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Der „Anaphase einleitende Komplex“ oder „Zyklosom“ (APC/C) ist eine molekulare Nanomaschine, die die Anheftung von Ubiquitinketten an Substratproteine katalysiert (Ubiquitin-Ligase). Wenn alle Chromosomen in korrekter Weise mit dem mitotischen Spindelapperat verbunden sind wird der APC/C aktiviert und kann somit die inhibitorischen Proteine Securin und Zyklin-B1 ubiquitinieren. Die Degradation dieser zwei Proteine ermöglicht, dass die genetisch identischen Schwesterchromatiden von den Spindelfasern an die entgegengesetzten Zellpole gezogen werden können, welches eine Voraussetzung für die anschliessende Zellteilung darstellt. Der APC/C kann nur aktiviert werden, wenn er mit einem der zwei Koaktivatorproteinen, Cdh1 oder Cdc20, interagiert. Die Koaktivatorproteine helfen Substratproteine an den APC/C zu binden und haben vermutlich auch eine katalytische Funktion. Der genaue Mechanismus, wie die Substrate durch Koaktivatorproteine zum APC/C rekrutiert werden und was genau dessen katalytische Aktivatät stimuliert, ist nicht vollständig verstanden.
Elektronenmikroskopische Methoden wurden verwendet, um zu untersuchen wie der APC/C mit Koaktivatorproteinen und Substraten interagiert. Dafür wurde ein Protokoll etabliert, welches die Aufreinigung von stöchiometrischen APC/C-CDH1-Substrat Komplexen ermöglicht. Die 3D Rekonstruktion einzelner APC/C-CDH1-Substrat Partikel hat gezeigt, dass ein APC/C Molekül mit zwei Koaktivatorproteinen interagiert, wodurch die Interaktion mit zwei Substratmolekülen ermöglicht wird. Eines der beiden Substratmoleküle bindet im katalytischen Zentrum zwischen CDH1 und der APC/C Untereinheit DOC1. Die zweite CDH1/Substrat Bindestelle befindet sich in der Plattformregion des APC/C, vermutlich zwischen den Untereinheiten CDC23 und APC1. Ausserdem scheint die Bindung von Substratmolekülen konformationelle Änderungen zu begünstigen, die in den katalytischen Untereinheiten APC2 und/oder APC11 stattfinden, welche wichtig sein könnten um die katalyische Aktivität des APC/C zu stimulieren.
Abstract
(Englisch)
The anaphase promoting complex/cyclosome (APC/C) is a multisubunit ubiquitin-protein ligase which is essential for cell division. In metaphase, when all chromosomes are bioriented on the mitotic spindle, APC/C becomes active and polyubiquitinates proteins that inhibit cell cycle progression, which targets them for proteasomal degradation. Removal of Securin and Cyclin B1 initiates sister chromatid separation in anaphase and mitotic exit. Ubiquitination of substrate proteins by the APC/C depends on either of two co-activator proteins, called Cdc20 and Cdh1. These proteins have been implicated in substrate recruitment and allosteric activation of the APC/C. However, the exact mechanism of how APC/C and the co-activator proteins recruit substrates is incompletely understood.
To obtain insight into this process electron microscopy is used to determine how Cdh1 and substrate proteins interact with APC/C. A protocol is established to isolate human APC/C which is bound to stoichiometric amounts of CDH1 and substrate proteins. Single particle electron microscopy and angular reconstruction suggest the existence of two CDH1 binding sites that mediate binding of two substrate molecules, which is confirmed by biochemical analysis. One substrate molecule is intercalated between CDH1 and DOC1 in the central cavity of APC/C. The second CDH1/substrate binding site is located in the platform region, presumably between CDC23 and APC1. Furthermore, conformational changes in the catalytic subunits APC2 and/or APC11 could be observed which upon substrate binding contact the proximal co-activator protein. This conformational rearrangement could reflect a co-activator induced stimulation of APC/C’s E3 activity.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
anaphase promoting complex cyclosome cell cycle cell division mitosis protein degradation ubiquitin proteasome electron microscopy
Schlagwörter
(Deutsch)
Anaphase einleitender Komplex Zyklosom Zellzyklus Zellteilung Mitose Proteinabbau Ubiquitin Proteasom Elektronenmikroskopie
Autor*innen
Georg Petzold
Haupttitel (Englisch)
Substrate binding on the anaphase promoting complex/ cyclosome
Paralleltitel (Deutsch)
Substratbindung am Anaphase einleitenden Komplex/Zyklosom
Publikationsjahr
2012
Umfangsangabe
V, 142 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Andrea Musacchio ,
Gang Dong
Klassifikationen
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie ,
42 Biologie > 42.15 Zellbiologie
AC Nummer
AC09604787
Utheses ID
16768
Studienkennzahl
UA | 091 | 490 | |