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Ubiquitin im intrazellulären "Trafficking"

Bei der Ubiquitinierung wird das 76 Aminosäuren-lange hoch konservierte Ubiquitin-Protein kovalent an Substratproteine gebunden. Während Ubiquitin hauptsächlich dafür bekannt ist, dass es den gezielten Abbau von Substratproteinen durch das 26S Proteasom vermittelt, ist in den letzten Jahren gefunden worden, dass Ubiquitin bzw. die Ubiquitinierung auch an anderen 26S Proteasom-unabhängigen Prozessen beteiligt ist. Je nach Modifikationstyp (Monoubiquitinierung, Bildung von K48-, K63- oder anderen Ubiquitinketten) kann die Ubiquitinierung als Signal für verschiedene zelluläre Prozessen dienen.

Wir untersuchen die Ubiquitinierung im Zusammenhang mit pflanzlichen Wachstumsprozessen. Pflanzen müssen durch ihren ganzen Lebenszyklus mit verschiedenen Umweltstressen umgehen und gleichzeitig auch Zellteilungs- und Differenzierungsprozesse mit ihrem Wachstum koordinieren. Dies verlangt eine strenge Regulation von Proteinsynthese, intrazellulärem Proteintransport, Endozytose und Proteinabbau durch das 26S Proteasom und vakuoläre Proteasen. Ubiquitin ist an all diesen Prozessen direkt oder indirekt beteiligt.

Unser Interesse besteht darin, den molekularen Mechanismus zu entschlüsseln, durch den Ubiquitin diese Prozesse, insbesondere die Endozytose und den Proteintransport zur Vakuole, in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana kontrolliert. Durch eine Kombination von molekularbiologischen, biochemischen und zellbiologischen Methoden versuchen wir die Frage zu beantworten, wie Ubiquitinierung und Deubiquitinierung das Wachstum und die Entwicklung der Pflanzen auf molekularer und zellulärer Ebene kontrollieren.

 

Relevante Publikationen:

Anna Malolepszy, Dorian Fabian Urbanski, Euan K. James, Niels Sandal, Erika Isono, Jens Stougaard and Stig Uggerhøj Andersen (2015). The deubiquitinating enzyme AMSH1 is required for rhizobial infection and nodule organogenesis in Lotus japonicus. Plant J. 2015 Jun 28. doi: 10.1111/tpj.12922. (Epub ahead of print). PubMed

Cornelia Kolb, Marie-Kristin Nagel, Kamila Kalinowska, Jörg Hagmann, Mie Ichikawa, Franziska Anzenberger, Angela Alkofer, Masa H. Sato, Pascal Braun, and Erika Isono (2015). FYVE1 is essential for vacuole biogenesis and intracellular trafficking in Arabidopsis thaliana. Plant Physiol. 167(4): 1361-1373. PubMed

Erika Isono and Marie-Kristrin Nagel (2014) Deubiquitylating enzymes and their emerging role in plant biology. Front Plant Sci. 2014 Feb 19;5:56., Review PubMed

Anthi Katsiarimpa*, Alfonso Muñoz, Kamila Kalinowska, Tomohiro Uemura, Enrique Rojo and Erika Isono* (2014) (*equal contribution) The ESCRT-III-Interacting Deubiquitinating Enzyme AMSH3 is Essential for Degradation of Ubiquitinated Membrane Proteins in Arabidopsis thaliana. Plant Cell Physiol. 2014 Feb 24. PubMed

Anthi Katsiarimpa*, Kamila Kalinowska*, Franziska Anzenberger, Corina Weis, Maya Ostertag, Chie Tsutsumi, Claus Schwechheimer, Frédéric Brunner, Ralph Hückelhoven and Erika Isono (2013). The deubiquitinating enzyme AMSH1 and the ESCRT-III subunit VPS2.1 are required for autophagic degradation in Arabidopsis thaliana (* equal contribution). Plant Cell 25(6):2236-52. PubMed

Anthi Katsiarimpa, Franziska Anzenberger, Nicole Schlager, Susanne Neubert, Marie-Theres Hauser, Claus Schwechheimer, and Erika Isono (2011). The Arabidopsis deubiquitinating enzyme AMSH3 interacts with ESCRT-III subunits and regulates their localization. Plant Cell 23(8):3026-40. PubMed

Erika Isono, Anthi Katsiarimpa, Isabel K. Müller, Franziska Anzenberger, York D. Stierhof, Niko Geldner, Joanne Chory, Claus Schwechheimer (2010). The deubiquitinating enzyme AMSH3 is required for intracellular trafficking and vacuole biogenesis in Arabidopsis thaliana. Plant Cell 22(6): 1826-37. PubMed

Claus Schwechheimer and Erika Isono (2010). The COP9 signalosome and its role in plant development. Eur J Cell Biol 89(2-3): 163-8. PubMed