title: Functional analysis of proteins of the Pex11-family in human cells and their role in peroxisome proliferation
Creators: name: Koch, Johannes- Paul Maximilian
Publisher: name: :none
Year: 2008

description: Peroxisomen sind wichtige, von einer einzelnen Membran umgebene Organellen, die in allen eukaryotischen Zellen vorkommen. Ihre Funktion betrifft hauptsächlich den Lipidstoffwechsel; sie enthalten auch Wasserstoffperoxid generierende und abbauende Enzyme. Peroxisomen sind sehr wandlungsfähige Organellen, die ihre Form, Größe, Anzahl und Proteininhalt rasch an die zellulären Anfordernisse anpassen. Bei Menschen führen Defekte in der Peroxisomenbiogenese zu verheerenden Krankheiten, wie etwa das Zellweger Syndrom. Über 30 Proteine, die Peroxine, sind in die Peroxisomenbiogenese involviert. In der Hefe Saccharomyces cerevisiae nehmen die Peroxine der Pex11 Familie, nämlich Pex11, Pex25 und Pex27 an der peroxisomalen Proliferation teil. Tatsächlich sind in Hefen, disruptiert für das PEX11 Gen, weniger und größere Peroxisomen vorhanden als in Wildtypzellen. Orthologe der Hefe-Pex11 Familie wurden in Säugetieren (Pex11,  und ) und Pflanzen (Pex11-1 bis -5) gefunden. Wir analysierten die Regulation der peroxisomalen Proliferation durch die Pex11 Proteinfamilien in Hefe, Pflanzen und Menschen. Diese Arbeit beschäftigt sich mit humanen Zellen, wo wir Coexpressionsstudien mit mCherry-SKL, einem peroxisomalen Matrixmarker, durchgeführt haben. Des weiteren haben wir die Effekte der verschiedenen überexprimierten GFP-Pex11 Fusionsproteine auf die Größe und Anzahl der Peroxisomen statistisch beschrieben. Zudem analysierten wir die Überexpressionseffekte der GFP-Pex11 Fusionsproteine über einen größeren Zeitrahmen hinweg, um die molekulare Rolle der Pex11 Proteine genauer bestimmen zu können. Weiters untersuchten wir bestimmte Punktmutationen sowie Domänendeletionen einzelner Pex11 Proteine. Zusätzlich etablierten wir stabile Zelllinien, sowohl für die Expression eines peroxisomalen Matrixmarker-Proteins, als auch für SNAP-TEV getaggte Pex11 Fusionsproteine. Dieser Tag ermöglicht live cell imaging sowie biochemische Experimente. Unsere Analyse von zehn Proteinen der Pex11 Familie hat interessante Hinweise auf die evolutionäre Konservierung der peroxisomalen Proliferationsmaschinerie zwischen Hefe, Pflanzen und Menschen geliefert.
description: Peroxisomes are vital single membrane-bound organelles present in all eukaryotic cells. Their function is mainly associated with lipid metabolism and they enclose hydrogen peroxide-generating and degrading enzymes. Peroxisomes are highly versatile organelles that quickly adjust their shape, size, number and protein content according to the cellular requirements. In humans, defects in peroxisome biogenesis lead to devastating diseases such as the Zellweger syndrome. Over 30 proteins, the peroxins, are involved in peroxisome biogenesis. In the yeast Saccharomyces cerevisiae, peroxins of the PEX11-family, namely PEX11, PEX25 and PEX27, participate in peroxisome proliferation. Indeed, yeasts lacking PEX11 present fewer and larger peroxisomes than wild type cells. Orthologues of the yeast PEX11-proteins, PEX11α, β, γ and PEX11-1 to -5 have been identified in human and plants, respectively. We sought to analyze the regulation of peroxisome proliferation through the PEX11-protein families in yeast, plant and human cells. This thesis focuses on human cells, where we performed co-expression studies using mCherry-SKL as peroxisomal matrix marker. We statistically described the effects of the different overexpressed GFP-Pex11 fusion proteins on peroxisome size and number. To pinpoint the molecular role of the Pex11 proteins we analyzed the overexpression effects over time. We further analyzed Pex11 proteins harboring point mutations and domain deletions. Moreover, we established stable cell lines expressing either peroxisomal marker proteins or a SNAP-TEV tagged version of Pex11. This tag enables to perform live cell imaging as well as biochemical experiments. Our analysis of ten proteins of the Pex11 family provided interesting hints on the conservation of the peroxisomal proliferation machinery between yeast, plant and human cells.