Regulation of the actin cytoskeleton in the amoeba Dictyostelium discoideum by kinases and formin-dependent activities
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das von der DFG geförderte Arbeitsprogramm umfasste drei Hauptpunkte: (i) Formine sind als ubiquitäre Zytoskelett-Regulatoren wichtige Proteine im Mikrofilamentsystem. Die bereits seit längerem laufenden Arbeiten an den Forminen aus der sozialen Amoebe Dictyostelium discoideum wurden und werden weiter untersucht, die Ergebnisse über dDia1 und dDia3 stehen an. Im Zentrum der Arbeiten stand das Formin mDia 1 aus der Maus, dessen neuartige Interaktion mit und Regulation durch Phospholipide bisher nicht beschrieben worden war. Basische Domänen am N-Terminus und PIP2-bindende Motive am C-Terminus erlauben die Bindung an die Membran und führen zu einem Clustering von PIP2 Einheiten. Dadurch unterliegen Formine auch der Regulierung durch den Lipidstoffwechsel an der Membran. (ii) Über die Nukleationsaktivität der Formine sind wir vergleichend auch auf die WH2 Domänen in zahlreichen Proteinen aufmerksam geworden. Diese WH2 Domänen sind einerseits auf die Sequestrierung von Aktin Monomeren spezialisiert, andererseits erlaubt ein Tandem-Arrangement von WH2 Domänen die Ausbildung einer kurzen Filament-Matrize, die außerordentlich effizient die Nukleation der Filament Elongierung fördert. Diese Befunde wurden zellbiologisch an verschiedenen WH2-enthaltenden Proteinen (z.B. am cyclase-associated protein CAP) untersucht, sowie in parallel in einer Zusammenarbeit mit Robert Huber und Tad Holak kristallographisch und biochemisch bestätigt. (iii) Die Untersuchung an den im Antrag aufgeführten Ste20 Kinasen verlief sehr erfolgreich, weil mehr als 10 knockout Mutanten zur Verfügung standen. Ein großer Teil der Ergebnisse ist derzeit bereit zur Veröffentlichung, von den bisher veröffentlichten Kinasen sind vor allem die Severin-Kinase und die Tumor Suppressor Hippo/MST1 Kinase von Bedeutung. Letztere hat offensichtlich in ihrer phosphorylierten Form einen Einfluss auf die Zelladhäsion, die sich direkt auf die gerichtete Zellbewegung auswirkt. Es ist verlockend anzunehmen, dass uns die D. discoideum Kinase etwas über die Tumorsuppression bei der Streuung von entarteten Zellen in höheren Organismen erzählen kann.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2007). The Ste20-like kinase SvkA of Dictyostelium discoideum is essential for late stages of cytokinesis. J. Cell Sci. 120, 4345-4354
Rohlfs, M., Arasada, R., Batsios, P., Janzen, J. and Schleicher, M.
- (2008). Actin: its cumbersome pilgrimage through cellular compartments. Histochem. Cell Biol. 129, 695-704
Schleicher, M. and Jockusch, B.M.
- (2010). Phospholipids regulate localization and activity of mDia1 formin. Eur. J. Cell Biol. 89, 723-732
Ramalingam, N., Zhao, H., Breitsprecher, D., Lappalainen, P., Faix, J. and Schleicher M.
- (2011). The NDR family kinase NdrA of Dictyostelium localizes to the centrosome and is required for efficient phagocytosis. Traffic 12, 301-312
Kastner, P.M., Schleicher, M. and Müller-Taubenberger, A.
- (2012) Tumor suppressor Hippo/MST1 kinase mediates chemotaxis by regulating spreading and adhesion. Proc Natl Acad Sci U S A. 109,13632-13637
Artemenko, Y., Batsios, P., Borleis, J., Gagnon, Z., Lee, J., Rohlfs, M., Sanséau, D., Willard, S.S., Schleicher, M. and Devreotes, P.N.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1073/pnas.1211304109)
