Molekuláris genetika, reverz genetika, RNS-interferencia (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma)
50 %
Molekuláris Biológia (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma)
30 %
Sejtbiológia, molekuláris transzportmechanizmusok (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma)
20 %
zsűri
Genetika, Genomika, Bioinformatika és Rendszerbiológia
Kutatóhely
Biokémiai Intézet (HUN-REN Szegedi Biológiai Kutatóközpont)
résztvevők
Pál Margit Udvardy Andor
projekt kezdete
2007-07-01
projekt vége
2012-07-31
aktuális összeg (MFt)
20.000
FTE (kutatóév egyenérték)
4.43
állapot
lezárult projekt
magyar összefoglaló
Az ubiquitin-proteaszóma rendszernek (UPS) alapvető szerepe van a szabályozó fehérjék degradációjában. Ez a rendszer két fázisra osztható: először több ubiquitin molekula poli-ubiquitin láncot alkotva kovalensen kapcsolódik a célfehérjékhez, majd ezt követi a megjelölt fehérjék lebontása. Noha az UPS mechanizmus igen intenzíven tanulmányozott, a funkciójával kapcsolatos több kérdés még mindig megválaszolatlan. Még nem értjük a poli-ubiquitin lánc képződésének és stabilitásának molekuláris mechanizmusát, és azt sem, hogy milyen mechanizmus segítségével jutnak el a lebontásra itélt fehérjék a proteaszómához. Az utóbbi időben több ubiquitin-kötő fehérjét is azonosítottak élesztők biokémiai vizsgálata során, amelyekről feltételezik, hogy szerepük van az ubiquitin molekulák célfehérjékhez kötődésében és azok lebontásában. Noha ezek evolúciósan konzerválódott fehérjék, részletes vizsgálatuk még nem történt meg magasabbrendű eukariótákban. Ebben a pályázatban azt tervezzük, hogy egy genetikailag jól kezelhető kísérleti organizmusban, az ecetmuslicában megvizsgáljuk azt a mechanizmust, ami az ubiquitilált fehérjéket felismeri és a proteaszómához jutattja. Elképzeléseink szerint P elemre épülő klasszikus és "reverz"-genetikai technikákkal mutációkat izolálunk az ubiquitint kötő fehérjéket kódoló génekben. A mutánsok részletes genetikai, biokémiai és molekuláris analíziséből következtetünk majd ezek szerepére a fehérje degradációban.
angol összefoglaló
The ubiquitin-proteasome system (UPS) plays an essential role in the degradation of key cellular regulatory proteins. This evolutionarily highly conserved pathway consists of two phases: the covalent attachment of multiple ubiquitin molecules to the target proteins, and the degradation of the poly-ubiquitylated proteins by the 26S proteasome. While the UPS received considerable attention recently, many questions related to its function remained unanswered. The molecular mechanism of the poly-ubiquitin chain formation and its regulation is poorly understood. We don't yet know the mechanism that must shield the poly-ubiquitin chains from the deubiquitylating enzymes, and how these tagged proteins are delivered to the 26S proteasome. Recently, several ubiquitin binding proteins were isolated through biochemical criteria mostly from yeasts and were implicated in coupling ubiquitin conjugation and degradation, but the way they work together is unknown. Clearly, these findings have to be validated in multicellular eukaryotes and complemented by genetic data as well. In this application, we propose to study the escort mechanism for proteasomal degradation in a genetically well tractable experimental organism, the fruit fly, Drosophila melanogaster. We intend to use P element based forward and reverse genetic techniques to isolate mutant alleles of genes coding for Drosophila orthologs of ubiquitin binding proteins and to determine their role in protein degradation.
Zárójelentés
kutatási eredmények (magyarul)
P elemre épülő klasszikus és molekuláris genetikai technikákkal mutációkat izoláltunk, és/vagy transzgenikus RNS-interferencia vonalakat állítottunk elő az ecetmuslica ubikvitin-proteaszóma rendszerét (UPR) kódoló génekben. A mutánsok részletes genetikai, biokémiai és molekuláris analíziséből új ismereteket szereztünk az UPR egyes komponenseinek szerepéről a sejtciklus szabályozásában. Azonosítottuk és jellemeztük a Drosophila anafázis-promoting komplex (APC) katalitikus moduljának összetételét és szerepét. Azonosítottuk egy új ubikvitin konjugáló enzim, az Ube2S Drosophila ortológját, és kimutattuk, hogy stressz-indukált ubikvitinációban van szerepe. Kimutattuk, hogy a p54, Dsk2 és Rad23 poliubikvitin-kötő receptorok funkcionális interakciót mutatnak egymás között. Átfogó bioinformatikai analízissel azonosítottunk 40 dezubikvitináló enzimet kódoló gént Drosophilában, majd meghatároztuk mutánsaik egyedfejlődési és citológiai fenotípusait. Kimutattuk, hogy a DmUsb5 dezubikvitináló enzimnek szerepe van az ubikvitin homeosztázis fenntartásában és az apoptózis szabályozásában. Végezetül demonstráltuk, hogy az APC ciklikus aktivitást mutat endomitózis során is, ahol a ciklinek ubikvitin-függő degradációjával lehetővé teszi a replikációs komplex ismételt összeszerelődését.
kutatási eredmények (angolul)
P element induced mutants and transgenic RNA-interference lines affecting genes of the ubiquitin-proteasome system (UPS) were established and characterized. Valuable new information about their function in cell cycle regulation was gained following detailed genetic, biochemical and molecular analyses of these mutants. Through genetic and physical interaction studies, we identified and characterized components of the catalytic module of the anaphase promoting complex (APC). The Drosophila orthologue of a new ubiquitin conjugating enzyme, DmUbe2S was identified and demonstrated, that it functions in stress related ubiquitylation. We have shown that the p54, Dsk2 and Rad23 polyubiquitin binding receptors functionally interact with each other. Through comprehensive bioinformatic analyses, forty Drosophila genes coding for deubiquitylating enzymes were identified and characterized preliminarily. It was established that the DmUsb5 deubiquitylating enzyme has a role in maintaining intracellular ubiquitin homeostasis and in regulating apoptosis. Finally, we have demonstrated that the APC shows cyclical activity during endomitózis, in which it promotes cell cycle progression by lowering cyclin concentration in order to facilitate the relicensing of replication origins.
Narbonne-Reveau K, Senger S, Pal M, Herr A, Richardson HE, Asano M, Deak P, Lilly MA.: APC/CFzr/Cdh1 promotes cell cycle progression during the Drosophila endocycle, Development, 135(8):1451-61., 2008
Lipinszki Z, Kiss P, Pál M, Deák P, Szabó Á, Hunyadi-Gulyas E, Klement E, Medzihradszky K.F and Udvardy A.: Developmental-stage specific regulation of the polyubiquitin receptors in Drosophila melanogaster., Journal of Cell Science, 2009
Kovács L, Nagy O, Pál M, Popescu O and Deák P: Characterization of the DmUsp5 deubiquitylation gene in Drosophila melanogaster, FEBS Advanced Lecture Course, Trends in Genetics: Genomic Instability and Pathways of Response, Jereván, Örményország, 2011
Kovács L, Nagy O, Pál M, Popescu O és Deák P: Egy dezubikvitiláló enzim genetikai jellemzése Drosophilában, IX. Magyar Genetikai Kongresszus és XVI. Sejt- és Fejlődésbiológiai Napok, Siófok, 2011
Lipinszki Z, Pál M, Nagy O, Deák P, Hunyadi-Gulyas E, Udvardy A.: Overexpression of Dsk2/dUbqln results in severe developmental defects and lethality in Drosophila melanogaster that can be rescued by overexpression of the p54/Rpn10/S5a proteasomal subunit, FEBS Journal, 278(24):4833-44., 2011
Kovács L, Nagy O, Pál M, Popescu O and Deák P: Az USP5 és az apoptózis kapcsolata Drosophila melanogasterben, A Magyar Biokémiai Egyesület 2011. évi Vándorgyűlése, Pécs, 2011
Kovács L, Nagy O, Pál M, Popescu O and Deák P: Characterization of the DmUsp5 deubiquitylation gene in Drosophila melanogaster, Ubiquitin-Like Molecules in Disease Meeting, Cambridge, Egyesült Királyság, 2011
Nagy O, Pál M, Udvardy A, Boros I, Shirras AD, Deák P.: The catalytic module of the Anaphase Promoting Complex in Drosophila melanogaster, Ubiquitin-like Molecules in Disease Meeting, Cambridge, UK, 2011
Kovács L, Nagy O, Popescu O and Deák P.: Deubiquitylation and apoptosis, From molecules to life and back FEBS 3+ Meeting , Opatija, Horvátország, 2012
Lipinszki Z, Kovács L, Deák P, Udvardy A.: Ubiquitylation of Drosophila p54/Rpn10/S5a regulates its interaction with the UBA-UBL polyubiquitin receptors, Biochemistry, 51(12):2461-70., 2012
Nagy O, Pál M, Udvardy A, Shirras CA, Boros I, Shirras AD, Deák P.: lemmingA encodes the Apc11 subunit of the APC/C in Drosophila melanogaster that forms a ternary complex with the E2-C type ubiquitin conjugating enzyme, Vihar and Morula/Apc2, Cell Division, 7(1):9., 2012
