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Conserved features and functions of centriolar satellites
Claudia Pachinger
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doctor of Philosophy-Doktoratsstudium Molecular Biosciences Molekulare Biologie
Betreuer*in
Alexander Dammermann
DOI
10.25365/thesis.77563
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-21243.56362.479885-2
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Zentrioläre Satelliten sind 70-100nm große, im Cytoplasma liegende Partikel, die sich in Zellen von Wirbeltieren um Zentrosomen und die Zilienbasis konzentrieren. Bisher wurden Satelliten mit verschiedenen Prozessen assoziiert, darunter der Aufbau von Zentrosomen und Zilien. Die molekularen Mechanismen, die der Funktion der Satelliten unterliegen, sind jedoch kaum verstanden. Sie wurden ursprünglich als Transportmodule für zentrosomale und ziliäre Proteine identifiziert. Das Protein, das ihr Gerüst bildet und essentiell für ihre Bildung ist, ist PCM1; ohne PCM1 können sich viele Proteine nicht am Zentrosom anlagern. Nichtsdestotrotz kann das Transport-Modell nicht erklären warum die meisten Satellitenpartikel sich nicht aktiv bewegen. Da zentrioläre Satelliten die Hälfte ihres Proteoms mit Zentrosomen und Zilien teilen, ist es essentiell zu verstehen welchen Beitrag Satelliten leisten. Eine vorherige Studie hat orthologe Proteine von PCM1 außerhalb von Wirbeltieren identifiziert und damit ermöglicht dessen evolutionär konservierten Rollen und Mechanismen zu studieren. Ziel meiner Doktorarbeit war es das orthologe Protein von PCM1, Combover, in der Fruchtfliege (Drosophila melanogaster) zu charakterisieren. Durch Studien an Combover Mutanten konnte ich Ähnlichkeiten zu PCM1 feststellen, inklusive zentrosomaler und ziliärer Phänotypen. Defekte in verschiedenen Zellen und Geweben der Fliege konnten durch Licht- und Elektronenmikroskopie charakterisiert werden. Die Analyse der Lokalisation von Combover ergab, dass dieses Protein Partikel formt die ähnlich zu PCM1 sind und zentrosomale Proteine beinhalten. Überraschend jedoch war, dass die Verteilung dieser Partikel in der Zelle gleichmässig verteilt ist, ohne jegliche Konzentration um die Zentrosomen. Dieses deutet auf eine andere Funktion als Transport hin. Außerdem analysierte ich das Proteom der Satelliten in Zellkulturen und Geweben der Fliege. Der Vergleich meiner Ergebnisse mit den bisher publizierten Datensätzen für Wirbeltiere ergab eine Überschneidung mit dem Proteom von Zentrosomen, Zilien und RNA-assoziierten Proteinen. Die Präsenz mehrerer eukaryotischer Translationsfaktoren brachte uns dazu zu spekulieren dass Satelliten Orte lokaler Translation sein könnten. Tatsächlich fanden wir erste Beweise für diese Hypothese in der Fliege und in menschlichen Zellen. In diesen Zellen konnte ich bekannte zentrosomale mRNAs in Satelliten lokalisieren und zeigen, dass der Verlust von PCM1 ähnliche Folgen hat wie die Inhibierung der Proteinsynthese. Zusammengefasst zeigt meine Studie evolutionär konservierte Eigenschaften, insbesondere dass zentrioläre Satellitenproteine Zentren der Synthese von zentrosomalen und ziliären Proteinen sein könnten.
Abstract
(Englisch)
Centriolar satellites are 70-100nm sized cytoplasmic particles concentrated around centrosomes and cilia in vertebrate cells. Previous work has linked satellites to various processes including centrosome and cilium biogenesis; however, the mechanisms underlying their function are still poorly understood. Centriolar satellites were originally identified as transport modules for delivering centrosomal and ciliary cargo proteins to the centrosome. The main scaffolding component, PCM1, is essential for their formation and loss of PCM1 causes loss of certain components from the centrosome. However, the majority of satellites show diffusive rather than directed motion. While centriolar satellites share almost half of their proteome with centrosomes and cilia, understanding their functional contribution to these cellular structures is essential. Recent studies have identified orthologs of the satellite protein PCM1 outside of vertebrates, enabling us to investigate putative conserved roles and mechanisms. Thus, the aim of my PhD thesis was to characterize the fruit fly (Drosophila melanogaster) ortholog of PCM1, Combover, in order to identify conserved features, functions and insights into the role of satellites at an organismal level. By studying Combover mutants I identified phenotypic similarities; loss of Combover caused both centrosome and cilia signature phenotypes. Defects at the light-and electron microscopy level could be examined in different cells and tissues of the fly. Careful examination of Combover localization showed that the protein localized to cytoplasmic foci similar to PCM1 in human cells with many known centrosomal proteins co-localizing to these structures. Surprisingly, however, Combover distribution was random and did not recapitulate the concentration around centrosomes known from vertebrate cells, indicative of a function other than transport. In addition, I performed proteomic studies of Combover containing centriolar satellites in fly cells and tissues. Comparing these results to previous published datasets revealed overlap with both the centrosome-cilium and RNA -associated proteomes. The presence of several eukaryotic translation initiation factors led us to hypothesize that centriolar satellites could be sites of translation. Indeed, I found first evidence for this hypothesis in Drosophila and vertebrate cells. In vertebrate cells, some centrosomal mRNAs associated with centriolar satellites while depletion of PCM1 phenocopied inhibition of translation. Altogether, my work shows conserved features of satellites and suggests that centriolar satellites might act as translational hubs for centrosomal and ciliary proteins.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Zentrosom Zentriolen Zentrioläre Satellitenproteine
Schlagwörter
(Englisch)
Centrosome Centrioles Centriolar satellites
Autor*innen
Claudia Pachinger
Haupttitel (Englisch)
Conserved features and functions of centriolar satellites
Paralleltitel (Deutsch)
Evolutionär konservierte Eigenschaften und Funktionen von zentriolären Satellitenproteinen
Publikationsjahr
2024
Umfangsangabe
143 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Stephanie Ellis ,
Fanni Gergely
Klassifikation
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie
AC Nummer
AC17413715
Utheses ID
73208
Studienkennzahl
UA | 794 | 620 | 490 |