dc.contributor.author
Pech, Markus
dc.date.accessioned
2018-06-08T00:41:56Z
dc.date.available
2007-12-11T00:00:00.649Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/12311
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-16509
dc.description
Titelblatt
Abkürzungsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung 1
2. Material und Methoden 29
3. Ergebnisse 58
4. Diskussion 100
5. Zusammenfassung 121
6. Summary 123
7. Literaturverzeichnis 125
8. Anhang 134
9. Veröffentlichungen 142
Danksagung
dc.description.abstract
Die Proteinbiosynthese am Ribosom ist ein komplexer Prozess, der immer noch
viele Fragen offen lässt. Besonders interessant sind hierbei die Fragen, wie
die wachsende Polypeptidkette in ihren biologisch aktiven, gefalteten Zustand
überführt wird und gleichzeitig an den korrekten Bestimmungsort im Cytosol
oder in andere zelluläre Kompartimente gelangt. Nascent Polypeptide-Associated
Complex (NAC) ist ein in Eukaryonten hoch konservierter, heterodimerer
Komplex. Er wurde als erster nicht-ribosomaler Faktor identifiziert, der mit
der naszierenden Polypeptidkette am Ribosom interagiert und in der Lage ist,
sie gegenüber dem cytosolischen Milieu abzuschirmen. Darüber hinaus wurde für
NAC auch eine regulatorische Funktion im Zusammenhang mit der
Proteintranslokation postuliert, bei der NAC neben SRP als weiterer
cytosolischer Faktor für die korrekte Zielsteuerung von Proteinen zum ER
erforderlich ist. Wegen des Fehlens jeglicher Homologien zu anderen Proteinen
ist die genaue Funktion von NAC als Ribosomen-assoziierter Faktor trotz
intensiver Studien noch wenig verstanden. Der letale Phänotyp von NAC-
Mutationen in höheren Eukaryonten verdeutlicht allerdings die essentielle
Bedeutung von NAC für die Funktion der eukaryontischen Zelle. Im Rahmen der
vorliegenden Arbeit wurde die Bindungsstelle von NAC am Ribosom identifiziert
und näher charakterisiert. Es stellte sich heraus, dass NAC über mehrere
ribosomale Bindungspartner in direkter Umgebung des Tunnelausgangs mit dem
Ribosom assoziiert. Am N-Terminus von β-NAC wurde ein hoch konserviertes
Sequenzmotiv identifiziert, welches für die Stabilität der Assoziation mit dem
Ribosom erforderlich ist und laut Strukturvorhersage eine a-helikale Struktur
ausbildet. Über diese N-terminale Helix assoziiert β-NAC mit dem ribosomalen
Protein L31 (rpL31e). Auf der Grundlage von Mutationsstudien und unter zu
Hilfenahme von Ribosomenstrukturdaten wurden zwei Modelle für den
Bindungsmechanismus von β-NAC an rpL31 entwickelt. Interessanterweise wurde
rpL31, welches ebenso wie NAC nur in Eukaryonten und Archaebakterien vorkommt,
gerade auch als Kontaktstelle des SRP-Rezeptors identifiziert. Die Ergebnisse
implizieren außerdem, dass ein weiterer enger Kontakt zum Ribosom über den
Bereich der strukturierten NAC-Domäne erfolgt. Bei dem ribosomalen
Bindungspartner handelt es sich hierbei sehr wahrscheinlich um rpL17 (rpL22p)
oder rpL19 (rpL19e). Bemerkenswerterweise wurden auch diese beiden Proteine im
Zusammenhang mit der SRP-abhängigen Proteintranslokation als Kontaktstellen
des Translokons bzw. von SRP identifiziert. Die Lokalisation von NAC am
ribosomalen Tunnelausgang, wie auch die mögliche Konkurrenz mit SRP bzw. dem
SRP-Rezeptor um dieselben Bindungsstellen am Ribosom, liefern erste
Erklärungsansätze für die regulatorische Funktion von NAC bei der
Translokation von Proteinen.
de
dc.description.abstract
The biosynthesis of proteins on the ribosome is a complex process, which still
leaves a number of questions unanswered despite extensive studies. Two
interesting aspects are the questions how the nascent polypeptide chain is
properly folded into its well-defined conformation to fulfil its biological
function and how it is, at the same time, targeted to its correct destination
in the cytosol or other cellular compartments. Nascent Polypeptide-associated
Complex (NAC) is highly conserved in archaea and eukaryotes from yeast to
humans. NAC was identified as the first non-ribosomal factor that contacts the
nascent polypeptide chain emerging from the ribosome and protects it from
inappropriate early interactions with cytosolic factors. NAC was also shown to
play a role in regulation of cotranslational protein translocation. Since NAC
shows no homology to other proteins its exact function as a ribosome-
associated factor is still poorly understood despite intensive studies.
However, the importance of the in vivo function of NAC is emphasized by early
embryonically lethal phenotypes of NAC mutants in higher eukaryotes. In the
presented study the pivotal binding site of NAC on the eukaryotic ribosome was
identified and characterized. The study shows that NAC associates with the
ribosome via multiple interaction sites in the direct vicinity of the exit
tunnel. A highly conserved sequence motif at the N-terminus of β-NAC, was
identified which is predicted to form an a-helical structure and is necessary
for the stability of NACs association with the ribosome. β-NAC binds via this
N-terminal helix to the ribosomal protein rpL31 (rpL31e). Based on further
studies two models for the binding-mechanism underlying β-NACs interaction
with rpL31 are developed. Interestingly, rpL31, which is present only in
eukaryotes and archaebacteria (just like NAC), was identified just very
recently as the binding site of the SRP-receptor. The presented data also
imply that an additional close contact to the ribosome is made by the
structured NAC-domain. The involved ribosomal binding partners are most
probably rpL17 (rpL22p) or rpL19 (rpL19e). Remarkably these two proteins were
also identified, in the context of the SRP dependent protein translocation as
connection sites of the translocon and SRP respectively. The identification of
the NAC binding site at the ribosomal tunnel exit, as well as the possible
competition with SRP-receptor for the same binding site on the ribosome ,
offer first explanations for the regulatory function of NAC during
cotranslational protein translocation.
en
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::540 Chemie::540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften
dc.title
Identifizierung und Charakterisierung der Bindungsstelle des Nascent
Polypeptide-Associated Complex am Ribosom
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Wolfram Saenger
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Knud H. Nierhaus
dc.date.accepted
2006-12-19
dc.date.embargoEnd
2007-12-12
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000003328-5
dc.title.translated
Nascent Polypeptide-associated Complex Identification and characterisation
of the binding site at the ribosome
en
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000003328
refubium.mycore.transfer
http://www.diss.fu-berlin.de/2007/839/
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000003328
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dcterms.accessRights.openaire
open access