velikost textu

Functions of actin and myosin 1c in the cell nucleus and in the cytoplasm

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:
Functions of actin and myosin 1c in the cell nucleus and in the cytoplasm
Název v češtině:
Funkce aktinu a myosinu 1c v buněčném jádře a v cytoplazmě
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Alžběta Kalendová, Ph.D.
Školitel:
prof. RNDr. Pavel Hozák, DrSc.
Oponenti:
doc. RNDr. Pavla Binarová, CSc.
doc. RNDr. Jitka Forstová, CSc.
Id práce:
85206
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:
26. 6. 2014
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
NM1, Myo1c, PIP2, aktin, jádro, cytoplazma
Klíčová slova v angličtině:
NM1, Myo1c, PIP2, actin, nucleus, cytoplasm
Abstrakt:
ABSTRAKT Gen pro lidský MYO1C kóduje tři izoformy myosinu 1c (Myo1c), které se liší pouze na N-konci. Všechny tři izoformy se nacházejí v buněčném jádře a také v cytoplazmě, kde jsou ukotveny k plazmatické membráně přes fosfatidylinositol-4,5-bisfosfát (PIP2). Studie popisující funkce jednotlivých izoforem ale nejsou konzistentní. Zatímco nejkratší izoforma C (Myo1c-isoC) je zapojena do procesů probíhajících v cytoplazmě, delší izoforma B (nazývaná též jaderný myosin 1, NM1) je spojována pouze s jadernými procesy jako je transkripce DNA a zrání rRNA. Podobně i izoforma A (Myo1c-isoA) byla popsána pouze v jaderných procesech. Abychom sestavili kompletní obraz o funkcích izoforem Myo1c v buňce, hledali jsme i cytoplazmatické funkce NM1 a naopak i jaderné funkce Myo1c-isoC. V myši jsou exprimovány pouze dvě izoformy, a to NM1 and Myo1c-isoC. Podařilo se nám připravit myš, která obsahuje specifickou deleci genu pro NM1 (KO), zatímco Myo1c-isoC zůstala zachována. Delece NM1 se neprojevila žádným fenotypem. Jelikož jsme ukázali, že i Myo1c- isoC je zapojen do transkripce stejným způsobem jako NM1, došli jsme k závěru, že Myo1c- isoC a NM1 mají stejné funkce v jaderných procesech. Kromě plazmatické membrány se PIP2 nachází i uvnitř jádra, kde moduluje transkripci a sestřih. Zjistili jsme, že PIP2 v jádře kotví NM1 a Myo1c-isoC do lipoproteinových mikrodomén. Navíc je tato interakce potřebná pro zapojení NM1/Myo1c-isoC do transkripce. Naše výsledky ukazují, že jak NM1, tak Myo1c-isoC se hromadí na plazmatické membráně. Fibroblasty derivované z KO myši vykazují vyšší schopnost odolat hypotonickému prostředí a také mají více elastickou plazmatickou membránu. Tyto výsledky ukazují, že NM1 podobně jako Myo1c-isoC propojuje cytoskelet s plazmatickou membránou. Myosiny využívají aktinová vlákna jako koleje, podél nichž se posunují. Forma jaderného aktinu (polymery, oligomery apod.) ovšem není zcela jasná. Po exogenní expresi -aktinu fúzovaného s jaderným lokalizačním signálem jsme zaznamenali vznik svazků jaderných vláken aktinu. NM1 se ovšem nelokalizoval na tato vlákna. Naše výsledky ukazují, že aktin je schopen vytvářet vlákna v buněčném jádře, avšak tato vlákna ovlivňují buněčné procesy jako je transkripce nebo mitóza.
Abstract v angličtině:
ABSTRACT Human MYO1C gene encodes three myosin 1c (Myo1c) isoforms which differ only at their N-ends. Interestingly, all three isoforms localize to the nucleus and also to the cytoplasm, where they are anchored to the plasma membrane by the interaction with phosphatidyl inositol-4,5-bisphosphate (PIP2). However, studies reporting functional involvement of these isoforms are inconsistent. While the shortest isoform C (Myo1c-isoC) has been implicated exclusively in the cytoplasmic processes, the longer isoform B (termed the nuclear myosin 1, NM1) has been employed in the nuclear and processes, such as DNA transcription and rRNA maturation. Similarly, the longest isoform A (Myo1c-isoA) exerts its functions in the nucleus solely. To complete the information on the cellular functions of Myo1c isoforms, we searched for the cytoplasmic functions of NM1 and nuclear functions of Myo1c-isoC. In mouse, only two isoforms (NM1 and Myo1c-isoC) are expressed. We prepared the knock-out mouse (KO) which lacks specifically NM1 while retaining Myo1c-isoC unchanged. Surprisingly, this manifested in no phenotype observed. Since we demonstrated that even Myo1c-isoC acts in the transcription in the similar manner as NM1, it suggests that Myo1c- isoC functionally overlap with NM1 in the nuclear functions. Besides its localization to the plasma membrane, PIP2 is also present in the nucleus where it modulates transcription and splicing. We found that nuclear PIP2 anchors NM1 and Myo1c into nuclear lipo-protein microdomains. Moreover, only the NM1/Myo1c-isoC-PIP2 complex is transcriptionally active in comparison to NM1/Myo1c-isoC alone. Our results reveal that both NM1 and Myo1c-isoC are enriched at the plasma membrane. Skin fibroblasts derived from NM1 KO mouse show higher tolerance to hypotonic conditions and increased elasticity of plasma membrane. This observation highlights that NM1 serves as a link between the plasma membrane and cytoskeleton, similarly as Myo1c-isoC. Myosins require actin filaments as a track along which they slide. However, the form that actin bears in the nucleus remains elusive. After the ectopic expression of -actin fused to nuclear localization signal, we observed formation of actin bundles in the nucleus. When we check their localization with respect to NM1, we found no overlap. We concluded that actin is able to form filaments in the nucleus; however their generation affects cellular processes such as transcription and mitosis.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Alžběta Kalendová, Ph.D. 9.11 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Alžběta Kalendová, Ph.D. 177 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Alžběta Kalendová, Ph.D. 174 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. RNDr. Pavla Binarová, CSc. 201 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. RNDr. Jitka Forstová, CSc. 471 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 517 kB