title: Role of the Kinesin-like Protein KipB in Aspergillus nidulans
Creators: name: Rischitor Patricia Elena
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2004
Subjects: Kinesin
Zellzyklus
nuclear movement
klp5
Mitose
Dynein
klp6
Life sciences
Biowissenschaften, Biologie
Kernwanderung
kip3

description: Molecular motors are protein machines, which power     almost all forms of movement in the living world. Among the     best known are the motors that hydrolyze ATP and use the     derived energy to generate force. They are involved in a     variety of diverse cellular functions as vesicle and organelle     transport, cytoskeleton dynamics, morphogenesis, polarized     growth, cell movements, spindle formation, chromosome movement,     nuclear fusion, and signal transduction. Three superfamilies of     molecular motors, kinesins, dyneins, and myosins, have so far     been well characterized. These motors use microtubules (in the     case of kinesines and dyneins) or actin filaments (in the case     of myosins) as tracks to transport cargo materials within a     cell. Analysis of fungal genomes revealed at least 10 distinct     kinesins in filamentous fungi, some of which are not found in     yeasts. We used the motor domain of conventional kinesin (KinA)     from Aspergillus nidulans to perfom BLAST searches at the     public A. nidulans genome database, at the Whitehead Center for     Genome Research (Cambridge USA), and identified eleven putative     kinesin motors. They grouped into nine of the eleven families,     two kinesins being found in the Unc104 familiy and     interestingly, one did not fall into any of the known families.     The present work analyses the function of a kinesin-like     protein in A. nidulans, KipB, which is a member of the Kip3     kinesin family. This family includes one representative in     Saccharomyces cerevisiae (Kip3, the family founding member),     two in Schizosaccharomyces pombe, Klp5 and Klp6 and one in     Drosophila, Klp67A, the single one reported so far for higher     eukaryotes in this family. Kip3 kinesins are implicated in     microtubule disassembly and are required for chromosome     segregation in mitosis and meiosis. To assess the function of     KipB kinesin in A. nidulans, a kipB disruption strain was     constructed. Analysis of the DkipB mutant revealed new features     concerning the cellular functions of Kip3 proteins, but also     some conserved ones. kipB is not essential for vegetative     growth, and meiosis and ascospore formation were not affected     in the DkipB mutant. The KipB protein was shown to be involved     in the turnover of interphase cytoplasmic, mitotic and astral     microtubules. DkipB mutants are less sensitive to the     microtubule-destabilizing drug benomyl, and the microtubule     cytoskeleton of interphase cells in DkipB mutants appears     altered. Interestingly, spindle morphology and positioning were     severely affected. Spindles were highly mobile, could overpass     each other, moved over long distances through the cytoplasm,     and displayed in 64% of the cases an extremely bent shape,     latter feature being the first time reported for Kip3 kinesins.     Mitotic progression was delayed in the DkipB mutant and a     higher number of cytoplasmic microtubules remained intact     during mitosis. DkipB heterozygous strains showed an increased     instability of diploid nuclei, which proved once more KipB     involvement in mitosis, along with DkipB clear genetic     interaction with a mutation in another mitotic kinesin in A.     nidulans, bimC4. An N-terminal GFP-KipB construct localized to     cytoplasmic microtubules in interphase cells and to spindle and     astral microtubules during mitosis, in a discontinuous pattern.     Speckles of GFP-KipB appeared to be aligned in the cell.     Time-lapse video microscopy indicated that the spots were     moving independently towards the microtubule plus ends. This     advanced the hypothesis that KipB could display processivity     and intrinsic motility along microtubules, or that other     kinesins involved in organelle motility are able to target the     KipB protein to the microtubule plus ends. In the case of     C-terminally truncated GFP-KipB protein versions, a stronger     GFP signal was obtained and colocalization with a-tubulin-GFP     revealed that they uniformly stain cytoplasmic, mitotic and     astral microtubules. This suggests that the C-terminus is     important for the correct localization and the movement of KipB     protein along microtubules.
description: Molekulare Motoren sind Maschinen, die fast alle     Bewegungsvorgänge in lebenden Organismen antreiben. Die am     besten untersuchten Motoren hydrolysieren ATP und nutzen die     Energie, um Kraft zu erzeugen. Sie sind an einer Vielzahl von     zellulären Funktionen beteiligt, wie z.B. dem Vesikel- und     Organelltransport, der Steuerung der Cytoskelettdynamik, der     Morphogenese, dem polaren Wachstum, Zellbewegungen, der     Spindelbildung, der Chromsomenbewegung, der Zellkernfusion und     der Singaltransduktion. Drei Superfamilien von molekularen     Motoren, Kinesin, Dynein und Myosin, sind sehr gut untersucht.     Diese Motoren benutzen Mikrotubuli (im Falle von Kinesin und     Dynein) oder Aktinfilamente (im Falle von Myosin) als Schienen,     um Cargoes in der Zelle zu transportieren. Die Analyse von     pilzlichen Genomen ergab das Vorhandensein von mindestens 10     verschiedenen Kinesinen in filamentösen Pilzen, von denen     einige nicht in der Bäckerhefe vorkommen. Eine BLAST-Suche der     genomischen A. nidulans Datenbank am Whitehead Center for     Genome Research (Cambridge, USA) mittels der Motordomäne von     konventionellem Kinesin (KinA) aus A. nidulans ergab elf     mögliche Kinesinmotoren, die in neun der elf Familien     eingruppiert werden konnten. Interessanterweise wurden zwei     Vertreter der Unc104-Familie gefunden und ein A.     nidulans-Kinesin konnte in keine der beschriebenen Familien     eingeordnet werden. In der vorliegenden Arbeit wurde das     kinesin-ähnliche Protein, KipB, in Aspergillus nidulans     untersucht. KipB gehört zur Familie der Kip3 Kinesine. Diese     Familie besitzt einen Vertreter in Saccharomyces cerevisiae     (Kip3, das namensgebende Kinesin), zwei in Schizosaccharomyces     pombe, Klp5 und Klp6 und einen in Drosophila, Klp67A, das     einzige bekannte Kinesin dieser Familie in höheren Eukaryoten.     Kip3-Kinesine sind an der Mikrotubulidepolymerisierung     beteiligt, und werden für die Chromsomentrennung während der     Mitose und Meiose benötigt. Das kipB-Gen wurde im Genom von A.     nidulans deletiert und der Phänotyp untersucht. Das Gen war     nicht essentiell für das vegetative Wachstum oder die asexuelle     oder sexuelle Differenzierung. In der Mutante war allerdings     die Dynamik aller Mikrotubuli in der Zelle, wie z.B. der     interphase, cytoplasmatischen, der mitotischen und der astralen     Mikrobutuli gestört. DkipB-Mutanten waren weniger empfindlich     gegenüber dem mikrotubuli-destabilisierenden Agens Benomyl und     das Mikrotubulicytoskelett der Zellen erschien verändert.     Interessanterweise war die Spindelpositionierung und die     Spindelmorphologie stark beeinträchtigt. Die Spindeln waren     sehr mobil und bewegten sich über lange Strecken im Cytoplasma,     wobei sie sich teilweise aneinander vorbei bewegten. In 64 %     der Fälle erschien die Spindel stark gebogen. Der Verlauf der     Mitose war verlangsamt und cytoplasmatische Mikrotubuli waren     auch während der Mitose zu sehen, obwohl diese in Wildtypzellen     depolymerisiert werden. DkipB-Mutantenstämme zeigten eine     erhöhte Instabilität der diploiden Zellkerne, was wiederum eine     Rolle von KipB in der Mitose belegt. Ausserdem wurde eine     genetische Interaktion mit einer Mutation in einem weiteren     Kinesingen, bimC4, gefunden. Das KipB-Protein wurde durch eine     N-terminale GFP-Fusion subzellulär in einer punktförmigen     Verteilung entlang von cytoplasmatischen Mikrotubuli in     Interphasezellen und an Spindel- und astralen Mikrotubli     während der Mitose, lokalisiert. Die GFP-KipB Punkte bewegten     sich unabhängig voneinander entlang der Mikrotubuli. Diese     Bewegung könnte durch eine eigene Motoraktivität oder durch     andere Motoren hervorgerufen werden. Wenn das Protein zu den     Mikrotubuli-Plusenden gelangt, depolymerisiert es die     Filamente. C-terminal verkürzte Versionen von KipB, die mit GFP     fusioniert wurden, lokalisierten gleichmäßig entlang der     Mikrotubuli.