dc.contributor.author
Schellenberg, Katja
dc.date.accessioned
2018-06-08T00:38:46Z
dc.date.available
2014-03-11T13:02:55.396Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/12250
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-16448
dc.description.abstract
Circadian clocks are endogenous oscillations that drive 24-hour rhythms of
physiology and behavior. Circadian rhythms exist in nearly all cells of the
body with a gene-regulatory network as fundamental clockwork. These molecular
clocks not only drive the rhythmic transcription of about ten percent of all
genes but also seem to regulate rhythmic protein abundances by mechanisms
beyond transcriptional control. Indeed, up to twenty percent of the mammalian
proteome are circadian. The extent of post-transcriptional processes
controlling circadian protein abundance, however, is hardly studied so far.
Here, the contribution of timed degradation for the regulation of circadian
protein rhythms is investigated. To this end, a human protein library was
analyzed using a fluorescence based reporter system that measures alterations
in protein abundance as readout of altered protein stability. In order to
determine time-of-day dependent protein stability, the cellular clock was
’clamped’ at a specific circadian phase by the ectopic overexpression of CRY1,
a strong negative inhibitor of molecular clock dynamics. Applying the
fluorescence based method in cells with a ’clamped’ clock in comparison to
unsynchronized cells enabled to perform a proteome-wide analysis of circadian
stability. Revealed screen results represent a snapshot of the circadian
proteome ’clamped’ at a phase of increased CRY1 level. About nine percent of
analyzed proteins were identified as CAAPs (CRY1 mediated altered abundant
proteins), representing proteins with potential circadian abundance as result
of timed degradation. Indeed, rhythmically abundant proteins are enriched
among CAAPs. Furthermore, in accordance with circadian proteome studies, CAAPs
are overrepresented in processes related to vesicular trafficking and mitosis.
Interestingly, CAAPs are underrepresented among modifiers of circadian
dynamics. This postulates a role of circadian protein stability for the
rhythmic fine-tuning of clock output functions rather than for regulatory
mechanisms of molecular core clock dynamics. Together, the results of this
study indicate first of all, an unexpected role of rhythmic protein
degradation for the control of the circadian proteome, and secondly, suggest
that rhythmic protein stability is essential as a timing signal for circadian
clock output processes.
de
dc.description.abstract
Circadiane Uhren sind endogen getriebene Oszillationen, welche 24-Stunden
Rhythmen der Physiologie und des Verhaltens steuern. Circadiane Rhythmen
existieren in nahezu allen Zellen des Körpers und basieren auf einem
genregulatorischen ’Uhrwerk’. Diese molekularen Uhren steuern die rhythmische
Transkription von etwa zehn Prozent aller Gene. Darüber hinaus regulieren
molekulare Uhren Proteinrhythmen, vermutlich durch zusätzliche Mechanismen
neben der transkriptionellen Kontrolle. In der Tat liegen bis zu zwanzig
Prozent des Säugetierproteoms circadian abundant vor. In welchem Umfang
circadiane Proteinrhythmen durch post-transkriptionelle Prozesse kontrolliert
werden, ist jedoch bisher wenig untersucht. In dieser Studie wurde der Beitrag
des tageszeitspezifischen Abbaus zur Regulation circadianer Proteinrhythmen
untersucht. Dazu wurde eine humane Proteinbibliothek unter Anwendung eines
fluoreszenzbasierten Reportersystems untersucht. Das Reportersystem misst
Unterschiede in der Proteinmenge als Kennzeichen verschiedener
Proteinstabilitäten. Um tageszeitabhängige Proteinstabilität bestimmen zu
können, wurde die zellulare Uhr in einer spezifischen Phase ’arretiert’. Dies
erfolgte durch die ektopische Überexpression von CRY1, einem stark negativen
Inhibitor der molekularen Uhr-Dynamik. Unter Anwendung der
fluoreszenzbasierten Methode in Uhr-’arretierten’ Zellen im Vergleich zu
unsynchronisierten Zellen, konnten circadiane Stabilitäten proteomweit
analysiert werden. Die Ergebnisse der Untersuchung repräsentieren eine
Momentaufnahme des circadianen Proteoms, ’arretiert’ in einer Phase erhöhter
CRY1 Proteinmengen. Etwa neun Prozent aller untersuchten Proteine wurden als
CAAPs (CRY1 mediated altered abundant proteins; deutsch: Proteine mit CRY1
induzierter, veränderter Abundanz) identifiziert. Diese stellen eine Gruppe
von Proteinen mit vermutlich circadianer Abundanz als Ergebnis des
tageszeitspezifischen Abbaus, dar. In der Tat sind rhythmisch abundante
Proteine unter den CAAPs angereichert. In Übereinstimmung mit circadianen
Proteomstudien, sind CAAPs in Prozessen des vesikulären Transports und der
Mitose überrepräsentiert. Interessanterweise sind CAAPs unter molekularen
Komponenten, welche die circadiane Uhr beeinflussen, unterrepräsentiert. Das
deutet auf eine Funktion der circadianen Proteinstabilität in der rhythmischen
Feinabstimmung Uhr-getriebener Prozesse hin, welche die molekulare Uhr selbst,
nicht regulieren. Zusammenfassend weisen die Ergebnisse dieser Studie dem
rhythmischen Proteinabbau eine unerwartete Rolle in der Regulation des
circadianen Proteoms zu und deuten des Weiteren daraufhin, dass rhythmische
Proteinstabilität als Übermittler von Zeitinformationen in Uhr-gesteuerten
Prozessen essenziell ist.
de
dc.format.extent
XVII, 91 S., S. XI - LV
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
protein stability
dc.subject
high-throughput
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::570 Biowissenschaften; Biologie::572 Biochemie
dc.title
A High-Throughput Analysis of Circadian Protein Stability
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. rer. nat. Achim Kramer
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. rer. nat. Markus Wahl
dc.date.accepted
2014-02-24
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000096302-7
dc.title.translated
Eine Hochdurchsatz-Analyse zirkadianer Proteinstabilität
de
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000096302
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000014909
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access