Exploring the nuclear functions of an actin organizing cytoskeletal protein  Page description

Help  Print 
Back »

 

Details of project

 
Identifier
108538
Type K
Principal investigator Vilmos, Péter
Title in Hungarian Egy aktinkötő citoszkeletális fehérje sejtmagi funkcióinak vizsgálata
Title in English Exploring the nuclear functions of an actin organizing cytoskeletal protein
Keywords in Hungarian ERM, Moesin, aktin, orsómátrix, sejtmag, kromatin, mikorarray, élő mikroszkópia, Drosophila
Keywords in English ERM, Moesin, actin, spindle matrix, nucleus, chromatin, microarray, live microscopy, Drosophila
Discipline
Cell genetics (Council of Medical and Biological Sciences)70 %
Cell biology and molecular transport mechanisms (Council of Medical and Biological Sciences)30 %
Panel Cellular and Developmental Biology
Department or equivalent Institute of Genetics (Biological Research Center of HAS)
Participants Bence, Melinda
Erdélyi, Miklós
Halmai, Miklós
Kiss, Erno
Kristó, Ildikó
Sipos, László
Starting date 2013-09-01
Closing date 2016-08-31
Funding (in million HUF) 31.646
FTE (full time equivalent) 7.63
state closed project
Summary in Hungarian
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.

Egy korábbi közleményünkben megmutattuk, hogy az aktinkötő, citoszkeletális Moesin fehérje jelen van az interfázisos sejtmagban is, a mitózis során pedig kolokalizál a mitotikus orsóval. A pályázatban ismertetett munka a megfigyeléseinkből adódó alapvető kérdések megválaszolását tűzte ki célul. Mik azok a struktúrák, makromolekuláris komplexumok vagy molekulák a sejtmagban és a mitotikus orsón, amelyekhez a Drosophila Moesin kapcsolódik? Van-e ezeknek a kapcsolatoknak biológiai jelentősége? Más szóval: mi a Moesin funkciója ezekben a sejtstruktúrákban?

Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.

A kiinduló hipotézisünk az, hogy a Drosophila Moesin a mitotikus orsónak és az interfázisos sejtmagnak is funkcionális alkotóeleme azáltal, hogy fehérjéket horgonyoz az aktinhoz. A tervezett kísérletek a következő kérdéseket válaszolják meg: Közvetlen szerepe van a Moesinnek a mitotikus orsó és/vagy az orsómátrix működésében? Van a Moesinnek szerepe a mitotikus orsó működésében azáltal, hogy az orsómátrix tagja? Mi a Moesin pontos lokalizációs mintázata az interfázisos sejtmagban?Mi a biológiai jelentősége az interfázisos sejtmagi lokalizációnak? Valóban részt vesz a Moesin a transzkripcióban? Mi(k) a Moesin sejtmagi interakciós partnere(i)?

Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!

A lokalizációs és genetikai interakciós kísérletek, kötőpartnerek azonosítása és funkcionális vizsgálatok segítségével a tervezett munka a Drosophila Moesinnek a sejtmagban és a mitózisban betöltött új szerepeit kívánja bemutatni. Az eredmények jelentősen segíthetik a sejtmagi aktinról és a citoszkeletális fehérjék funkciójáról kialakult kép árnyaltabbá tételét, valamint hozzájárulnak a mitotikus orsómátrix napjainkban megindult felderítéséhez.

A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média illetve az adófizetők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI számára.

A sejt belső vázának legrugalmasabb része minden sejtben az aktin fehérjék által alkotott hálózat. Az aktin hálózat működését aktinkötő fehérjék teszik lehetővé, melyek egyik nagy családja a gerincesek ERM fehérjecsaládja. Az ecetmuslica általunk vizsgált Moesin fehérjéje az ERM fehérjecsalád egyetlen képviselője a muslicában. Mai tudásunk szerint a Moesin fehérje a citoplazmában, a sejtek membránjának belső felszínén, a kérgi aktinhálózathoz kapcsolódva végzi feladatait. Azonban a közelmúltban azt a meglepő megfigyelést tettük, hogy a Moesin a sejtmagban is, valamint a sejt osztódásakor a széteső sejtmag helyén felépülő kromoszóma-húzófonalakon is megtalálható. A tervezett munkában a megfigyelésünk által felvetett fontos kérdésekre kívánunk választ adni. Mihez kapcsolódik a Moesin fehérje a sejtmagban és osztódáskor? Mi a jelentősége a Moesin fehérje új helyeken való elhelyezkedésének, azaz mi lehet a feladata egy eddig csak citoplazmásnak gondolt fehérjének a sejtmagban? A kapott válaszok segítenek a sejtmagi aktinról és az aktinkötő ERM fehérjék funkciójáról kialakult képet teljesebbé tenni, továbbá hozzájárulnak a kromoszóma-húzófonalaktól eltérő ún. mitotikus orsómátrix napjainkban megindult megismeréséhez is.
Summary
Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.

We have demonstrated previously that the actin binding cytoskeletal Moesin protein is present in the interphase nucleus and colocalizes with the mitotic spindle. The proposed research intends to find answers to fundamental questions related to our observations. What are the exact structures, macromolecular complexes or molecules in the nucleus and in the mitotic spindle Drosophila Moesin binds to? Are these localizations biologically relevant? In other words: what is the function of Moesin in these cellular structures?

What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.

We hypothesize that Drosophila Moesin is a functional component of both the mitotic spindle and interphase nucleus by anchoring proteins to actin. The proposed experiments will answer the following questions: Does Moesin have a direct role in mitotic spindle and/or spindle matrix function? Does Moesin play role in mitotic spindle function by being part of the spindle matrix? What is the exact localization pattern of Moe within the interphase nucleus? What is the biological relevance of the nuclear localization in interphase? Does Moesin participate in transcription? What are the interaction partners of Moesin in the nucleus?

What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.

Through localization and genetic interaction studies, identification of binding partners, and functional tests the proposed work aims to demonstrate novel roles for Drosophila Moesin in mitosis and in the nucleus. The findings would significantly extend our present knowledge about nuclear actin and the cytoskeletal ERM proteins as well as contribute to the recently started exploration of the mitotic spindle matrix.

Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NKFI in order to inform decision-makers, media, and the taxpayers.

The most flexible part of the internal skeleton in every cell is the fibrillar network of actin proteins. Members of the ERM family of proteins in vertebrates are actin binding proteins that enable the functions of the actin network. We are studying the Moesin protein of the fruitfly, the sole representative of the ERM family in the fly. To the present knowledge, Moesin protein is clearly cytoplasmic by acting at the internal surface of the cell membrane and localizing to the cortical actin network. Recently we made the surprising observation that Moesin can be detected both in the nucleus and on the spindle shaped fiber apparatus built up at the place of the disassembling nucleus and pulling chromatids apart during cell division. The proposed work aims to find answers to the fundamental questions initiated by our observation. What are the exact structures or molecules in the nucleus and during cell division Moe binds to? Are these localizations biologically relevant? In other words: what is the function of a cytoplasmic protein in these cellular structures? The answers will help to significantly broaden the present picture about nuclear actin and actin binding ERM proteins as well as contribute to the recently started description of the so called mitotic spindle matrix which is distincted today from the traditional spindle apparatus.





 

Final report

 
Results in Hungarian
Az ecetmuslica általunk vizsgált Moesin fehérjéje a napjainkban intenzíven kutatott, evolúciósan konzervált ERM fehérjecsalád egyetlen képviselője Drosophilában. Mai tudásunk szerint az ERM fehérjék a citoplazmában, a sejtmembrán alatti aktinhálózathoz kapcsolódva végzik feladatukat. Munkánk célja az volt, hogy kimutassuk, hogy az eddigi ismeretekkel ellentétben a Moesin funkciói nem korlátozódnak a kortikális aktinhálózatra. Kísérleteinkkel bebizonyítottuk, hogy a Moesin osztódáskor a mitotikus orsó területén is lokalizál, és itt közvetlen szerepet játszik az orsóműködésben. Hiányában az osztódási orsó felépülése és működése is sérül. Feladatát azonban nem a mikrotubulus orsó, hanem az attól elkülöníthető, aktinból felépülő orsószerű struktúra, az ún. orsómátrix részeként látja el. A munka másik részében sikerült azt is megmutatnunk, hogy a Moesin funkcionális tagja a sejtmagnak is, ahol a mennyisége NLS függő aktív transzport révén szabályozott, és ahol a PCID2 mRNS export faktorral való interakció révén az mRNP partikulumok új tagja és az mRNS sejtmagból való kiszállításában vesz részt. Az eredmények jelentősen segíthetik a sejtmagi aktinról és a citoszkeletális fehérjék funkciójáról kialakult kép árnyaltabbá tételét, valamint hozzájárulnak a mitotikus orsómátrix napjainkban megindult felderítéséhez. Eredményeinket öt megjelent és két revízió alatt álló közleményben, valamint 14 kongresszusi előadás illetve poszter formájában mutattuk be eddig.
Results in English
Moesin is the sole representative of the intensively investigated, evolutionary conserved mammalian ERM protein family in Drosophila. To our present knowledge, ERM proteins perform their activity on the cytoplasmic actin network underlying the cell membrane. The aim of our work was to demonstrate that despite the present knowledge, the functions of Moesin are not restricted to the cortical actin network. We provided evidence that during cell division Moesin localizes also to the spindle territory where it plays role in spindle function. Without Moesin, both the assembly and the activity of the mitotic spindle are impaired. Moreover, we have shown that Moesin plays this role not through the microtubule spindle but an actin-based fusiform structure, the spindle matrix. In the other part of our work we demonstrated that Moesin is a functional component of the nucleus and the amount of nuclear Moesin is regulated by NLS dependent active transport, and that through the interaction with the mRNA export factor, PCID2, it is a new member of the mRNP complexes and participates in nuclear mRNA export. The findings significantly extend our present knowledge about nuclear actin and the cytoskeletal ERM proteins as well as contribute to the recently started exploration of the mitotic spindle matrix. Our results have been summarized in five publications (two additional publications are under revision) and as 14 oral and poster presentations at international and domestic conferences.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=108538
Decision
Yes





 

List of publications

 
Kristo I, Bajusz I, Bajusz C, Borkuti P, Vilmos P: Actin, actin-binding proteins, and actin-related proteins in the nucleus., HISTOCHEM CELL BIOL 145: (4) 373-388, 2016
Vilmos P, Kristó I, Szikora S, Jankovics F, Lukácsovich T, Kari B, Erdélyi M: The actin-binding ERM protein Moesin directly regulates spindle assembly and function during mitosis, CELL BIOL INT 40: (6) 696-707, 2016
Jankovics F, Henn L, Vilmos P: Intracellular skeletal structures in eukaryotes, In: Vágvölgyi Cs, Siklós L (szerk.) (szerk.) Selected Topics from Contemporary Experimental Biology, Volume 2. Szeged: MTA Szegedi Biológiai Központ, 2015. pp. 155-168., 2015
Jankovics F, Henn L, Bujna A, Vilmos P, Spirohn K, Boutros M, Erdelyi M: Functional analysis of the Drosophila embryonic germ cell transcriptome by RNA interference., PLOS ONE 9: (6) , 2014
Vilmos P, Bujna A, Szuperak M, Havelda Z, Varallyay E, Szabad J, Kucerova L, Somogyi K, Kristo I, Lukacsovich T, Jankovics F, Henn L, Erdelyi M: Viability, Longevity, and Egg Production of Drosophila melanogaster are Regulated by the miR-282 microRNA., GENETICS 195: (2) 469-480, 2013
Ildikó Kristó, Csaba Bajusz, Izabella Bajusz, Péter Borkúti, Péter Vilmos: The nuclear localization of an actin binding cytoskeletal protein, EMBO Conference on Actin, 2016
Takács Zs., Jankovics F., Vilmos P., Lénárt P., Röper K., Erdélyi M.: The spectraplakin short stop is an essential microtubule regulator involved in epithelial closure in Drosophila, Journal of Cell Sciences - under revision, 2016
Ildikó Kristó, Csaba Bajusz, Barbara Borsos, Tibor Pankotai, Joseph Dopie, Ferenc Jankovics, Miklós Erdélyi, Maria K. Vartiainen, Péter Vilmos: The actin binding Moesin protein participates in the nuclear export of mRNAs, Mol. Cell Biol. - under revision, 2016
Jankovics F, Henn L, Bujna Á, Vilmos P, Spirohn K, Boutros M, Erdélyi M.: Functional analysis of the Drosophila embryonic germ cell transcriptome by RNA interference., DOI: 10.1371/journal.pone.0098579, 2014
Vilmos P, Bujna A, Szuperák M, Havelda Z, Várallyay É, Szabad J, Kucerova L, Somogyi K, Kristó I, Lukácsovich T, Jankovics F, Henn L, Erdélyi M.: Viability, longevity, and egg production of Drosophila melanogaster are regulated by the miR-282 microRNA., doi: 10.1534/genetics.113.153585., 2013
Kristó I., Bajusz Cs., Gautam K.U., Dopie J., Vartiainen K.M., Vilmos P.: Nuclear function for the actin binding cytoskeletal protein, Moesin, 24th Wilhelm Bernhard Workshop on the cell nucleus, 2015
Ildikó Kristó, Csaba Bajusz, Maria K. Vartiainen, Péter Vilmos: Investigation of the nuclear function of an actin binding cytoskeletal protein, EMBO Conference on Nuclear Structure and Dynamics, 2015





 

Events of the project

 
2016-01-28 14:30:11
Résztvevők változása
2016-01-18 15:00:18
Résztvevők változása
2014-05-28 11:13:08
Résztvevők változása
2013-11-19 19:59:50
Résztvevők változása




Back »