velikost textu

Functional characterization of selected microtubule regulatory

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 selected microtubule regulatory
Název v češtině:
Funkční charakterizace vybraných proteinů regulujících mikrotubuly
Název v angličtině:
Functional characterization of selected microtubule regulatory proteins
Typ:
Disertační práce
Autor:
Ing. Stanislav Vinopal, Ph.D.
Školitel:
doc. RNDr. Pavel Dráber, CSc.
Oponenti:
doc. RNDr. Pavla Binarová, CSc.
Ing. Jiří Hašek, CSc.
Id práce:
84108
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra buněčné biologie (31-151)
Program studia:
Vývojová a buněčná biologie (P1529)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
3. 5. 2012
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Abstrakt:
SOUHRN Mikrotubuly (MTs) hrají zásadní roli ve vnitřní organizaci buňky a vnitrobuněčném transportu, v regulaci polarity, pohyblivosti a přenosu signálů i v buněčném dělení a diferenciaci. MTs vytvářejí složité struktury, které jsou díky jejich dynamické povaze schopné rychlé reorganizace dle potřeb buňky. Dynamika, stabilita a prostorové uspořádání MTs jsou regulovány mnoha faktory. Jedním z nich jsou proteiny regulující MTs. V této práci jsme se zabývali funkční charakterizací tří proteinů regulujících MTs: Ca2+-senzoru STIM1, spastinu, proteinu štěpícího MTs, a γ-tubulinu, který je zásadní pro nukleaci MTs. Zjistili jsme, že aktivace žírných buněk kostní dřeně (BMMCs) vede ke tvorbě výběžků cytoplasmatické mebrány, které obsahují MTs. Tvorba těchto MT výběžků je závislá na transportu extracelulárních Ca2+ iontů do buňky, který je řízen proteinem STIM1 lokalizovaným na endoplasmatickém retikulu. STIM1 se váže na MTs a potlačení jeho exprese zabraňuje tvorbě MT výběžků. To naznačuje, že Ca2+ ionty mohou hrát roli při regulaci MTs. Jelikož snížení exprese STIM1 způsobuje také poruchy chemotaxe, popsané MT výběžky mohou být hypoteticky důležité pro vnímání vnějších signálů. Glioblastoma multiforme je nejčastější a nejagresivnější maligní primární nádor mozku u člověka, jehož možnosti léčby jsou dosud velmi omezené. Ukázali jsme, že koncentrace proteinu spastinu, který katalyzuje štěpení MTs, je zvýšená u gliomů a glioblastomových buněčných linií a že jeho množství se zvyšuje se vzrůstající malignitou nádoru. Snížení exprese spastinu v glioblastomové linii vede k významnému snížení jejich pohyblivosti a zároveň ke zvýšené proliferaci. Ovlivnění funkce spastinu v buněčné migraci a proliferaci může potenciálně vést k zavedení nových přístupů k léčbě glioblastomů. Jako první jsme ukázali, že klíčový protein pro nukleaci MTs γ-tubulin je přítomen v jadérkách různých typů buněk. Pomocí hmotnostní spektrometrie jsme v buněčném jádře identifikovali protein C53, který interaguje s γ-tubulinem. Zjistili jsme, že γ-tubulin může modulovat funkci C53 v G2/M kontrolním bodu po jeho aktivaci poškozením DNA. Dále jsme ukázali, že savčí γ-tubulin 2 je schopen nukleovat MTs a nahradit tak γ-tubulin 1. γ-Tubuliny jsou také rozdílně exprimované v průběhu časné myší embryogeneze i ve tkáních dospělce. Z našich výsledků vyplývá, že savčí γ-tubuliny jsou při nukleaci MTs funkčně ekvivalentní.
Abstract v angličtině:
ABSTRACT Microtubules (MTs) play crucial roles in intracellular organization and transport, cell polarity, motility, signalling, division and differentiation. MTs form complex arrays, which are, due to their highly dynamic nature, capable of rapid reorganization in response to cellular requirements. Dynamics, stability and spatial organization of MTs are regulated by many factors including MT regulatory proteins. In the presented study we functionally characterized three selected MT regulatory proteins: Ca2+-sensor STIM1, MT severing protein spastin and γ-tubulin that is essential for MT nucleation. We found out that activation of bone marrow mast cells (BMMCs) leads to the formation of plasma membrane protrusions containing MTs. Formation of these MT protrusions is dependent on an influx of extracellular Ca2+ regulated by protein STIM1, located in endoplasmic reticulum. STIM1 associates with MTs and its depletion prevents formation of MT protrusions. This indicates that Ca2+ ions might be involved in MT regulation. Since STIM1 depletion also causes defects in chemotaxis, we propose that MT protrusions might be involved in sensing of external signals recognized by BMMCs. Glioblastoma multiforme is the most common and most aggressive malignant primary brain tumor in humans. We demonstrated that MT severing protein spastin is overexpressed in glioma and glioblastoma cell lines and that its expression level increases with tumor malignancy. Glioblastoma cells depleted of spastin exhibit significantly lower motility and an increased proliferation rate. Modulation of these spastin functions in cell migration and proliferation has a potential to become a part of novel approaches to treatment of invasive gliomas. We showed for the first time that γ-tubulin is present in the nucleoli of various cell types. We identified new γ-tubulin interacting protein C53 in the nucleus using mass spectrometry and found out that γ-tubulin can modulate C53 function in G2/M checkpoint activation after DNA damage. Furthermore, we showed that mammalian γ-tubulin 2 is able to nucleate MTs and substitute for γ-tubulin 1 in cultured cells and that these γ-tubulins are differentially expressed in mouse early embryogenesis and in adult tissues. Based on our results we propose that mammalian γ-tubulins are functionally equivalent with respect to their MT nucleation activity.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Ing. Stanislav Vinopal, Ph.D. 26 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Ing. Stanislav Vinopal, Ph.D. 99 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Ing. Stanislav Vinopal, Ph.D. 97 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce Ing. Stanislav Vinopal, Ph.D. 387 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. RNDr. Pavla Binarová, CSc. 171 kB
Stáhnout Posudek oponenta Ing. Jiří Hašek, CSc. 90 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 917 kB