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Characterization of a novel selective autophagy pathway for protein quality control in Arabidopsis thaliana
Marintia Mayola Nava García
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doctor of Philosophy-Doktoratsstudium Molecular Biosciences Molekulare Biologie
Betreuer*in
Yasin Dagdas
DOI
10.25365/thesis.79006
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-22110.68188.271675-9
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Steigende Temperaturen, die durch den Klimawandel verursacht werden, stellen eine erhebliche Herausforderung für das Pflanzenwachstum und -überleben dar und bergen ein beträchtliches Risiko für die globale Ernährungssicherheit. Um die zelluläre Homöostase unter biotischen und abiotischen Stressbedingungen aufrechtzuerhalten, haben Pflanzen komplexe Mechanismen zur Kontrolle der Proteinqualität entwickelt, einschließlich der selektiven Autophagie. Dieser Prozess wird durch selektive Autophagie-Rezeptoren (SARs) vermittelt, die spezifische zelluläre Komponenten wie beschädigte Organellen, Proteinaggregate und überschüssige Makromoleküle erkennen und für den Abbau in der Vakuole markieren. Trotz der entscheidenden Rolle der selektiven Autophagie für die Widerstandsfähigkeit von Pflanzen sind die Identifizierung und Charakterisierung von SAR-Repertoires bisher begrenzt. Um neue Akteure der selektiven Autophagie in Pflanzen zu entdecken, führten wir einen vergleichenden Interaktom-Screen über fünf Arten hinweg durch, was zur Identifizierung von CESAR führte, einem hochkonservierten Protein, das wir als neuartigen SAR charakterisierten. Unsere Ergebnisse zeigten, dass CESAR für die Hitzestress-Toleranz und das Überleben unter proteotoxischem Stress in Arabidopsis thaliana essenziell ist. Wir schlagen vor, dass CESAR an der autophagischen Entfernung von ubiquitinierten Proteinaggregaten beteiligt ist. Darüber hinaus fanden wir heraus, dass CESAR in vivo mit NBR1, einem bekannten Rezeptor der Aggrephagie, assoziiert. Weitere Analysen zeigten eine Wechselwirkung zwischen CESAR und NBR1, was darauf hindeutet, dass sie zusammenarbeiten, um eine effiziente Frachtdegradation sicherzustellen. Unsere Ergebnisse decken einen neuartigen Weg der selektiven Autophagie auf und etablieren CESAR als einen zentralen Regulator der Proteinqualitätskontrolle und der zellulären Homöostase in Pflanzen.
Abstract
(Englisch)
Rising temperatures caused by climate change present a significant challenge to plant growth and survival, posing a substantial risk to global food security. To maintain cellular homeostasis under both biotic and abiotic stresses, plants have evolved intricate protein quality control mechanisms, including selective autophagy. This process is mediated by selective autophagy receptors (SARs), which recognize and target specific cellular components—such as damaged organelles, protein aggregates, and surplus macromolecules—for degradation within the vacuole. Despite the crucial role of selective autophagy in plant resilience, the identification and characterization of SAR repertoires remain limited. To uncover novel selective autophagy players in plants, we conducted a comparative interactome screen across five species, leading to the identification of CESAR, a highly conserved protein that we characterized as a novel SAR. Our results revealed that CESAR is essential for heat stress tolerance and survival under proteotoxic stress in Arabidopsis thaliana. We propose that CESAR is involved in the autophagic clearance of ubiquitinated protein aggregates. Additionally, we found that CESAR associates in vivo with NBR1, a well-known aggrephagy receptor. Further analysis revealed crosstalk between CESAR and NBR1, suggesting they work together to ensure efficient cargo degradation. Our findings uncover a novel selective autophagy pathway and establish CESAR as a key regulator of protein quality control and cellular homeostasis in plants.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Selektive Autophagie Proteinqualitätskontrolle Selektive Autophagie-Rezeptoren
Schlagwörter
(Englisch)
Selective Autophagy Protein Quality Control Selective Autophagy Receptors
Autor*innen
Marintia Mayola Nava García 
Haupttitel (Englisch)
Characterization of a novel selective autophagy pathway for protein quality control in Arabidopsis thaliana
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
124 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Erika Isono ,
Barbara Korbei
Klassifikationen
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie ,
42 Biologie > 42.15 Zellbiologie
AC Nummer
AC17608934
Utheses ID
75363
Studienkennzahl
UA | 794 | 620 | 490 |