Ubiquitin Modifikation der Synaptobervine SNC1 und SNC2 in Saccharomyces cerevisiae

Der Großteil der in eukaryontischen Zellen ablaufenden chemischen
Reaktionen finden in Zellkompartimenten statt, die durch Membranen
eingeschlossen werden. SNARE-Proteine sind essentielle Komponenten
für die Fusion von gleichartigen (homotypischen) als auch
verschiedenartigen (heterotypischen) Membranen. SNAREs sind meist
über eine C-terminale Transmembran-Domäne in der „Geber“-Membran
verankert. N-terminale 60-70 Aminosäuren lange Hepta-Peptide
(SNARE-Motiv) können über Coiled-Coil Formierung den Kontakt mit
einem SNARE an der „Empfänger“-Membran herstellen (trans-SNARE
Komplex). In der vorliegenden Arbeit wurden die Plasmamembran
SNAREs SNC1 und SNC2 in Saccharomyces cerevisiae auf
posttranslationale Modifikation durch Ubiquitin untersucht. Dabei
stellte sich heraus, dass die Ubiquitylierung an mindestens zwei
Lysinen im Substrat erfolgt. Die kovalente Verknüpfung erfolgt
durch die Ubiquitin-Ligase RSP5. In Mutanten, die die Sekretion von
SNC1/SNC2 zur Plasmamembran inhibieren (sec17-1, sec18-1, sed5-1
und sec1-1), liegen die SNAREs in nicht-modifizierter Form vor. In
den Endozytose-Mutanten end3 und end4, die für die Invagination von
endozytotischen Vesikeln defekt sind, akkumuliert ubiquityliertes
SNC1 an der Plasmamembran. Die Ubiquitylierungs-Reaktion muß daher
an der Plasmamembran erfolgen. Eine der Ubiquitylierungsstellen,
Lysin-63, befindet sich in der Coiled-Coil-Domäne der SNAREs. Der
Austausch des Lysins durch ein Arginin an dieser Stelle führt dazu,
dass SNC1 nicht mehr in das Lumen der Vakuole lokalisiert wird.
Stattdessen verbleibt das Protein in der Membran der Vakuole. Die
zweite Ubiquitylierungsstelle konnte noch nicht identifiziert
werden. Das Ubiquitin Bindeprotein DDI1 interagiert mit SNC1/SNC2,
und beeinflußt die Verfügbarkeit des SNAREs für den trans-SNARE
Komplex. Ob DDI1 über die interne UBA (ubiquitin-associated)-Domäne
mit ubiquityliertem SNC1/SNC2 interagiert, ist noch unbekannt.