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Meine Abschlussarbeiten - Publikationen

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Bibliografische Informationen
 Regulierung von Kernimport und Phasentrennung  
 Proteininteraktionen sind bei vielen zellulären Prozessen von entscheidender Bedeutung, einschließlich Kernimport und DNA-Reparatur. Intrinsisch ungeordnete Regionen von Proteinen (Englisch IDRs) erhöhen die Komplexität dieser Wechselwirkungen aufgrund ihrer Flexibilität und fehlenden Struktur, so dass diese mit mehreren Partnern interagieren können. Diese Multivalenz ermöglicht es IDRs, transiente Wechselwirkungen zu bilden, die eine Flüssig-Flüssig-Phasentrennung (Englisch LLPS) in vitro und die Assoziation mit membranlosen Organellen (Englisch MLOs) in Zellen ermöglichen. In meiner Dissertation wollte ich zeigen, wie wichtig IDRs für Proteininteraktionen sind und wie der Sequenzkontext von IDRs ihre biophysikalischen Eigenschaften bestimmt.

Viele RNA-bindende Proteine (RBPs), die ungeordnete Arginin-Glycin/Glycin-reiche (RG/RGG) Regionen aufweisen, sind mit essentiellen (patho)physiologischen Prozessen verbunden. RG/RGG-Regionen können den Kernimport und die Kondensatbildung durch Interaktion mit Kernimportrezeptoren wie Transportin-1 (TNPO1) regulieren. In Anbetracht der Unterschiede im Verhalten von RG/RGG-Proteinen in Bezug auf die Kondensatbildung, die Rekrutierung von MLOs und den Kernimport habe ich systematisch untersucht, wie der Sequenzkontext der RG/RGG-Regionen die Kondensatbildung und die TNPO1-Bindung verändert, wobei ich Modell- und natürliche Peptide sowie das RBP FUS verwendet habe. Ich habe festgestellt, dass die Nettoladung, die aromatischen Reste und die Ladungsdichte für die Kondensatbildung, die Rekrutierung in Stressgranula und das TNPO1-vermittelte Chaperoning wichtig sind. Außerdem beeinträchtigten Mutationen in den RG/RGG-Regionen von FUS den TNPO1-vermittelten Kernimport. Unsere Ergebnisse helfen zu verstehen, wie der komplizierte Sequenz-'Code' von ungeordneten RG/RGG-Proteinen ihre vielfältigen zellulären Funktionen bestimmt.

Im zweiten Teil meiner Dissertation konzentrierte ich mich auf die Interaktion von p53 mit argininreichen IDRs. p53, ein Tumorsuppressor-Gen, vermittelt mehrere Wege der Zellantwort nach DNA-Schäden. Das Doppelstrangbruchprotein (DSB) MRE11, das die ungeordnete Glycin-Arginin-reiche (GAR) Domäne enthält, spielt eine wichtige Rolle bei der DSB-Reparatur. Es gibt erste Hinweise auf eine Kolokalisierung und Interaktion zwischen p53, PML-Protein und MRE11 an DSB-Stellen. Um die molekularen Details dieser Interaktionen aufzudecken, wollte ich die Domänen identifizieren, die die p53-MRE11-Bindung vermitteln, und herausfinden, wie posttranslationale Modifikationen (PTMs) diese regulieren. Ich entdeckte, dass p53 in vitro hauptsächlich über p53-TAD2 an MRE11-GAR bindet. Die Phosphorylierung von p53-TAD2 verstärkt diese Interaktion, und die Methylierung von MRE11-GAR ermöglicht weiterhin die Bindung an p53. Ich biete neue Einblicke in die molekularen Details der Bildung des p53-MRE11-Komplexes und seiner Regulierung durch PTMs und erkläre mögliche Regulierungsmechanismen, die unser Verständnis der DNA-Schadensreaktion fördern werden.

Darüber hinaus hat eine frühere Studie gezeigt, dass Poly-PR-Dipeptid-Wiederholungen, die vom 9 open reading frame 72 auf Chromosom 9 kodiert werden, mit der Stabilisierung von p53 in neuronalen Zellen verbunden sind. In dieser Arbeit habe ich versucht, die molekularen Mechanismen der Poly-PR-vermittelten p53-Stabilisierung zu verstehen. Ich konnte zeigen, dass poly-PR/GR mit p53 über seine TAD2-Domäne interagieren und dessen Phasentrennung in vitro vermitteln. Diese Ergebnisse könnten dazu beitragen, die Rolle von p53 bei der mit poly-PR/GR verbundenen Neurodegeneration aufzudecken.

Generell unterstreicht meine Arbeit die Bedeutung von IDRs, ihrem Sequenzkontext und PTMs für Proteininteraktionen und biologische Funktionen. Meine Ergebnisse deuten darauf hin, wie der Sequenzcode von RG/RGG-Regionen und IDRs selbst ihre zelluläre Lokalisierung regulieren kann, was sich möglicherweise auf ihre Stabilität und Funktionen in pathologischen Kontexten auswirkt.

 
   
 
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Autorinnen*Autoren / Co-Autorinnen*Co-Autoren
  Usluer, Sinem
Betreuende Einrichtung / Studium
  Lehrstuhl für Molekularbiologie und Biochemie
 UO 094 202 PhD-Studium (Doctor of Philosophy); Humanmedizin  
Betreuung / Beurteilung
  Madl, Tobias; Univ.-Prof. Priv.-Doz. Mag. Dr.rer.nat.
  Höfler, Gerald; Univ.-Prof. Dr.med.univ.
  Dormann, Dorothee; Prof. Dr.