Die Regulation der Genexpression findet auf transkriptioneller, posttranskriptioneller, translationaler und posttranslationaler Ebene statt und befähigt eukaryotische Zellen dazu, sich an verändernde Umweltbedingungen anzupassen. Sie erfordert das Zusammenspiel einer Vielzahl von regulatorischen Proteinen, wie dem RNA-bindenden Protein Guanin-rich Sequence binding factor 1 (GRSF1). Dieses Protein bindet Guanin-reiche Sequenzen in seinen RNA-Substraten und spielt beispielsweise, durch die positive Regulation der Translation der Glutathionperoxidase 4 (GPx4), eine wichtige Rolle in der murinen Embryonalentwicklung. Bislang konnten nur wenige RNA-Substrate von GRSF1 entdeckt werden. Ebenso wenig ist über die Proteininteraktionspartner von GRSF1 bekannt. Im ersten Teil meiner Arbeit wurde mittels eines Hefe-Zwei-Hybrid Screens nach neuen, mit GRSF1 interagierenden Proteinen, gesucht. Zwei dieser im Hefemodell entdeckten Interaktionspartner, das Cytochrom C1 (CYC1) und das COMM domain containing protein 1 (COMMD1), binden in Säugetierzellen an die Alanin-reiche, N-terminalen Domäne von GRSF1. Es folgte eine funktionelle Charakterisierung der Interaktion von GRSF1 mit COMMD1, bei der sich zeigte, dass COMMD1 über einen unbekannten Mechanismus die mitochondriale Lokalisation verhindert bzw. die mitochondriale Translokation von GRSF1 blockiert. Die zelluläre Redoxhomöostase beschreibt die Balance prooxidativer Vorgängen und effektiver antioxidativer Antworten. Durch ihre Fähigkeiten komplexe Hydroxyperoxylipide zu reduzieren, spielt die GPx4 eine wichtige Rolle beim antioxidativen Schutz von Zellen, sodass GRSF1 als positiver Regulator dieses Enzyms eine wichtige Rolle in der Redoxhomöostase zukommt. Wenig ist über die Beteiligung von GRSF1 an der Regulation der Redoxhomöostase bekannt, sodass hier durch Etablierung eines GRSF1 knockout Systems in humanen Caco-2 Zellen die Rolle von GRSF1 beleuchtet werden konnte. Dabei zeigte sich, dass in Abwesenheit von GRSF1 eine erniedrigte Konzentration an intrazellulären reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) gebildet wurde. ROS entstehen vor allem in der Atmungskette (Mitochondrium) oder als Nebenprodukte enzymatischer Oxidationsreaktionen und aktivieren als second messenger zum Beispiel die c-Jun N-terminale Kinase (JNK). Dessen Aktivität war in Abwesenheit von GRSF1 vermindert, sodass durch Analyse der RNA-Level wichtiger pro- und antioxidativer Proteine eine Ursache für die erniedrigte Konzentration an ROS gefunden werden sollte. Dabei zeigte sich eine signifikante Verringerung der zellulären RNA-Konzentrationen der Cyclooxygenase 2.
The regulation of gene expression takes place on transcriptional, posttranscriptional, translational and posttranslational levels and allows eukaryotic cells to adapt to changes in their environments. It requires the concerted activity of many different regulatory proteins such as the RNA binding protein Guanin-rich Sequence binding factor 1 (GRSF1). This protein binds to guanin-rich sequences in its RNA substrates and plays an important role in murine embryo development via its regulatory interaction with the mRNA encoding for glutathione peroxidase 4 (GPx4). So far, only a few RNA substrates of GRSF1 have been discovered and little is also known about the cellular interactome of GRSF1. We employed the Yeast Two-Hybrid system to search for GRSF1 interacting proteins. Two of these proteins [the COMM domain containing protein 1 (COMMD1) and Cytochrome C1 (CYC1)] interacted with the Ala-rich N-terminal domain of GRSF1. Next, we explored the molecular mechanism of COMMD1-GRSF1 interaction and found that COMMD1 hinders the mitochondrial translocation of GRSF1 through an unknown mechanism. The cellular redox homoeostasis is characterized by a balance between pro-oxidative events and effective anti-oxidative responses. GPx4 is an anti-oxidative enzyme capable of reducing complex hydroperoxy lipids to the corresponding alcohols. Grsf1 regulates GPx4 expression and thus, impacts the cellular redox homeostasis. Unfortunately, little is currently known about the role of Grsf1 in intracellular redox regulation. To shed light on this topic we established a cellular GRSF1 knockout system and explored the functional consequences of this genetic manipulation. We found that in the absence of GRSF1 decreased levels of reactive oxygen species (ROS) were detected. ROS are predominantly generated as side-products of the respiratory chain in the mitochondria but they are also formed in other enzymatic oxidation reactions. They function as second messengers and activate for instance c-Jun N-terminal Kinase (JNK). We found that JNK’s activity was decreased in GRSF1 deficient cells and that the intracellular mRNA concentrations of cyclooxygenase 2 were significantly reduced in the absence of GRSF1.
