velikost textu

Functional characterization of LACE1 APTase and mitochondrial AAA proteases YME1L and AFG3L2 in mitochondrial protein homeostasis.

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Functional characterization of LACE1 APTase and mitochondrial AAA proteases YME1L and AFG3L2 in mitochondrial protein homeostasis.
Název v češtině:
Funkční charakterizace LACE1 ATPázy a mitochondriálních AAA proteáz YME1L a AFG3L2 v mitochondriální proteinové homeostáze.
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Jana Česneková
Školitel:
RNDr. Mgr. Lukáš Stibůrek, Ph.D.
Oponenti:
doc. RNDr. Martin Kalous, CSc.
Mgr. Petr Pecina, Ph.D.
Id práce:
153723
Fakulta:
1. lékařská fakulta (1.LF)
Pracoviště:
Klinika dětského a dorostového lékařství 1. LF a VFN v Praze (11-00650)
Program studia:
Biochemie a patobiochemie (P1412)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
30. 1. 2019
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
Klíčová slova: apoptóza, dýchací řetězec, komplex IV, mitochondrie, oxidativní fosforylace, proteáza AFG3L2, proteáza YME1L, protein LACE1, tumor-supresorový protein p53, translokace
Klíčová slova v angličtině:
Key words: AFG3L2 protease, apoptosis, complex IV, LACE1 protein, mitochondria, oxidative phosphorylation, p53 tumor suppressor protein, respiratory chain, translocation, YME1L protease
Abstrakt:
ABSTRAKT Udržení mitochondriální proteinové homeostázy je nezbytnou podmínkou pro průběh klíčových buněčných procesů a udržení buněčné integrity. Je zajištěna mnoha specifickými mitochondriálními proteázami s možnými chaperonovými funkcemi aktivních v různých mitochondriálních subkompartmentech. V první části této disertační práce jsme se zaměřili na charakterizaci funkčního překrývání a spolupráce proteolytických podjednotek AFG3L2 a YME1L mitochondriálních komplexů m-a i- AAA lokalizovaných ve vnitřní mitochondriální membráně. Dvojitě utišená buněčná linie AFG3L2/YME1L vykazovala výraznou změnu ve zpracování isoforem OPA1, výrazné zvýšení proteázy OMA1 a snížení proteinu SPG7. Naše výsledky ukazují spolupráci a částečně i nadbytečné funkční překrývání proteáz AFG3L2 a YME1L v udržení mitochondriální proteinové homeostázy, a dále podtrhují jejich důležitost pro mitochondriální a buněčné funkce a integritu. Cílem druhé části bylo charakterizovat buněčnou funkci proteinu LACE1 v mitochondriální proteinové homeostáze. Protein LACE1 je lidský homolog kvasinkové ATPázy Afg1. Z našich výsledků vyplývá, že LACE1 je mitochondriální integrální membránový protein, který existuje jako součást tří komplexů o přibližné molekulové hmotnosti 140, 400 a 500 kDa a zprostředkovává degradaci jaderně kódovaných podjednotek COX4, COX5A a COX6A komplexu IV. Použitím afinitní purifikace proteinu LACE1-FLAG jsme zjistili, že protein přímo interaguje s podjednotkami COX4 a COX5A komplexu IV, proteázou YME1L a proteinem p53. Pomocí ektopické exprese mutantních variant K142A v oblasti Walker A a E214Q v oblasti Walker B jsme prokázali, že intaktní ATPázová doména je nezbytná pro degradaci jaderně kódovaných podjednotek komplexu IV. Dále jsme zjistili, že protein LACE1 vykazuje významnou proapoptotickou aktivitu, která je závislá na proteinu p53 a je nezbytná pro jeho translokaci do mitochondrií indukovanou mitomycinem c. Naše výsledky ukazují, že protein LACE1 má nezastupitelnou úlohu v proteolýze proteinů podjednotek oxidativního fosforylačního systému, zprostředkovává mitochondriální translokaci p53 a jím indukovanou apoptózu nezávislou na jeho transkripci. Klíčová slova: apoptóza, dýchací řetězec, komplex IV, mitochondrie, oxidativní fosforylace, proteáza AFG3L2, proteáza YME1L, protein LACE1, tumor-supresorový protein p53, translokace
Abstract v angličtině:
ABSTRACT Mitochondrial protein homeostasis is crucial for cellular function and integrity. It is ensured by many specific mitochondrial proteases with possible chaperone functions located across the various mitochondrial subcompartments. In the first part, we have focused on characterization of functional overlap and cooperativity of proteolytic subunits AFG3L2 and YME1L of the mitochondrial inner membrane complexes m- and i-AAA in HEK293 cells. The double AFG3L2/YME1L knockdown cells showed severe alteration in OPA1 protein processing, marked elevation in OMA1 protease and severe reduction in SPG7. Our results reveal cooperative and partly redundant involvement of AFG3L2 and YME1L in the maintenance of mitochondrial protein homeostasis and further emphasize their importance for mitochondrial and cellular function and integrity. The aim of the second part was to characterize the cellular function of LACE1 (lactation elevated 1) in mitochondrial protein homeostasis. LACE1 protein is a human homologue of yeast Afg1 (ATPase family gene 1) ATPase. We show that LACE1 is a mitochondrial integral membrane protein that exists as a part of three complexes of approximately 140, 400 and 500 kDa. We demonstrate that LACE1 mediates degradation of nuclear-encoded complex IV subunits COX4, COX5A and COX6A. Using affinity purification of LACE1-FLAG expressed in LACE1-knockdown background, we show that the protein interacts physically with COX4 and COX5A subunits, YME1L protease, and p53 protein. We demonstrate by ectopic expression of both K142A Walker A and E214Q Walker B mutants that an intact ATPase domain is essential for LACE-mediated degradation of nuclear-encoded complex IV subunits. We further show that LACE1 exhibits significant pro-apoptotic activity, which is dependent on p53, and is necessary for mitomycin c-induced translocation of p53 into mitochondria. Our work have identified that LACE1 has a role in protein turnover of subunits of the oxidative phosphorylation system and mediates mitochondrial translocation of p53 and its transcription-independent apoptosis. Key words: AFG3L2 protease, apoptosis, complex IV, LACE1 protein, mitochondria, oxidative phosphorylation, p53 tumor suppressor protein, respiratory chain, translocation, YME1L protease
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Jana Česneková 5.69 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Jana Česneková 184 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Jana Česneková 177 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce Mgr. Jana Česneková 2.7 MB
Stáhnout Posudek vedoucího RNDr. Mgr. Lukáš Stibůrek, Ph.D. 290 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. RNDr. Martin Kalous, CSc. 774 kB
Stáhnout Posudek oponenta Mgr. Petr Pecina, Ph.D. 1.32 MB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby prof. MUDr. Stanislav Štípek, DrSc. 453 kB