Platelet-Activating-Factor- und G-Protein-konrollierte Knospungsmusterbildung bei Sachharomyces cerevisiae

Thomas Haertel

ISBN 978-3-89722-374-5
80 pages, year of publication: 2000
price: 40.50 €
Platelet-Activating-Factor- und G-Protein-konrollierte Knospungsmusterbildung bei Sachharomyces cerevisiae

Das Knospungsmuster ergibt sich aus der geometrischen Anordnung von Chitinringen (Überreste
der Knospenbildung) in der Zellwand. Die bisherigen Modellvorstellungen können nicht erklären, warum bestimmte Muster bevorzugt auftreten. Wie wird Ortsinformation transportiert? Welche Vorgänge leiten die ortsspezifische Aktivität von Proteinen an der Membran? Welche Vorgänge lenken die Membrandomänenbildung?
Das Phospholipid Platelet-Activating-Factor (PAF) konnte hier als Signalgeber für die Knospungsmusterbildung in Saccharomyces cerevisiae identifiziert werden. Aus den
Ergebnissen läßt sich folgende Modellvorstellung ableiten:
1. Vermittelt durch Integrinanaloga entsteht ein Gedächtnis für bestimmte Orte (letzter Chitinring).
2. PAF ist ein Phospholipid, wird nicht sezerniert und stellt eine räumliche Beziehung zwischen verschiedenen Orten an der Plasmamembran her. Daher ist anzunehmen, daß PAF Ortsinformation durch Diffusion innerhalb der Plasmamembran überträgt. Da PAF bei Eukaryonten unterschiedlichster Klassen nachweisbar ist, könnte der hier gefundene Funktionszusammenhang stellvertretend für alle Eukaryonten gelten. Dies könnte die molekulare Basis für die Fähigkeit zur Selbstorganisation von Zellen sein.

Gpr1p (G-Protein-gekoppelter Rezeptor) übermittelt Ortsinformation an Cdc24p, einen GDP/GTP-Austauschfaktor für das Rho-Typ G-Protein Cdc42p, das seinerseits für die
Polarisierung des Actincytoskeletts auf den ausgewählten Knospungsort an der Plasmamembran verantwortlich ist. Die Gene für die Gbeta/gamma-Untereinheit konnten bisher noch nicht
kloniert werden. Die Experimente in dieser Arbeit deuten jedoch klar auf ihre Existenz.
Vermutlich sind beide Teile des trimeren G-Proteins an der Signalübertragung zum
Actincytoskelett aktiv beteiligt. Sehr wahrscheinlich definiert die Galpha-Untereinheit
(Gpa2p) über das Ras-Typ G-Protein Bud1p den Ort für die Knospenbildung, während die Gbeta/gamma-Untereinheit über Cdc24p/Cdc42p die Assemblierung notwendiger Proteine
an diesem Ort katalysiert. Mdg1p übermittelt parallel zu Gpa2p Signale zur Regulation des Knospungsmusters und ist damit ein Effektor von Gbeta/gamma.
PAF beeinflußt ferner die Dauer der G1-Phase des Zellzyklus und steuert das Größenwachstum
der Zellen in dieser Phase. Diese Wirkungen sind abhängig von der Anwesenheit von Gpr1p und Gpa2p. Damit kann Gpr1p als erster PAF-Rezeptor außerhalb der Klasse der Säugetiere angesprochen werden. Gpa2p wirkt über cAMP als Botenstoff, das seinerseits die Expression der G1-Cycline CLN1 und CLN2 reguliert. Die Galpha-Untereinheit ist jedoch nur ein schwacher Aktivator der cAMP-Synthese. PAF hat daher nur eine Modulatorfunktion und ist nicht
notwendig für die Einleitung der Mitose. Dieser Funktionszusammenhang dient der Anpassung
des Zellwachstums an die Lebensbedingungen (Nährstoffversorgung).