GDI-Freisetzungsmechanismen: Nukleotidaustausch zur Regulation der Interaktion von prenylierten Rab-Proteinen und GDI
Creators: name: Oesterlin, Lena Katharina
Publisher: name: Technische Universität Dortmund
Year: 2011
Subjects: subject: DrrA
subject: GDI
subject: Rab
subject: 540

description: Rab‐Proteine regulieren als molekulare Schalter eine Vielzahl von intrazellulären Transportprozessen. Diese Regulation erfolgt in zwei miteinander verschalteten Zyklen. Im ersten Zyklus wechseln die Rab‐Proteine zwischen einer membranständigen und einer cytoplasmatischen Lokalisation. Die Interaktion mit der Membran erfolgt durch die hydrophoben C‐terminalen Prenylanker der Rab‐Proteine, die – zur Erhöhung der Löslichkeit – im Cytoplasma von dem Protein GDI gebunden werden. Im zweiten Regulationszyklus werden die Rab‐Proteine aktiviert bzw. deaktiviert und so die Interaktion mit Effektorproteinen und die Aktivierung von Signalkaskaden reguliert. Da die Aktivierung durch Nukleotidaustausch zu GTP und die Deaktivierung der Rab‐Proteine durch Nukleotidhydrolyse in der Regel durch membranlokalisierte Proteine erfolgt, sind die zwei Regulationszyklen miteinander verschaltet. Die Aktivierung und Deaktivierung der Rab‐ Proteine wurde bis zum heutigen Zeitpunkt relativ detailliert charakterisiert, während wenige Daten zur Regulation der Rab‐Lokalisation vorliegen. DrrA, ein Protein aus dem Bakterium Legionella pneumophila, wurde als dual funktionaler Faktor identifiziert, der sowohl die Lokalisation durch Dissoziation des Rab:GDI‐Komplexes als auch die Aktivierung von Rab1 durch Nukleotidaustausch zu GTP beeinflussen kann (Machner und Isberg, 2007; Ingmundson et al., 2007). Diese Aktivitäten wurden in dieser Arbeit näher charakterisiert und es konnte gezeigt werden, dass es sich nicht um zwei separate Aktivitäten handelt. Die Charakterisierung der Nukleotidaustauschaktivität zeigte, dass DrrA ein sehr effektiver Nukleotidaustauschfaktor für Rab1 ist und es konnte gezeigt werden, dass diese Nukleotidaustauschaktivität die Basis für die in der Literatur beschriebene GDIFreisetzungsaktivität von DrrA ist. Aufgrund der Tatsache, dass die Affinität von GDI für GTPgebundenes Rab deutlich geringer ist als für GDP‐gebundenes Rab (Wu et al., 2010), kann DrrA durch Nukleotidaustausch verhindern, dass nach einer Dissoziation des Rab1:GDIKomplexes eine Reassoziation erfolgt. Hierdurch verschiebt DrrA das Gleichgewicht zwischen GDI‐gebundenem und freiem Rab‐Protein und bewirkt so indirekt eine vollständige Dissoziation des Rab1:GDI‐Komplexes. Um zu demonstrieren, dass dieser Freisetzungsmechanismus auf andere Rab‐Proteine und ihre Nukleotidaustauschfaktoren übertragbar ist, wurde diese Studie systematisch auf weitere Rab‐Proteine und ihre Nukleotidaustauschfaktoren erweitert. Der Nukleotidaustausch zu GTP nach der Dissoziation eines Rab:GDI‐Komplexes konnte bei allen untersuchten Rab‐Proteinen die Reassoziation der Komplexe inhibieren und so eine Freisetzung der Rab‐Proteine aus dem Komplex mit GDI bewirken. Diese Daten zeigen, dass der Regulationszyklus der Aktivierung von Rab‐Proteinen den Lokalisationszyklus prinzipiell beeinflussen kann, und somit die Lokalisation der Rab‐ Proteine durch ihre Aktivierung beeinflusst werden kann.