Funktionelle Charakterisierung von Noc4p-Interaktionen in der Ribosomenbiogenese

URN to cite this document:: urn:nbn:de:bvb:355-opus-9057
DOI to cite this document:: 10.5283/epub.10613

Kühn, Holger

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Date of publication of this fulltext: 18 Dec 2007 12:11

Details

Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Open Access Type:	Primary Publication
Date:	17 December 2007
Referee:	Herbert (Prof. Dr.) Tschochner
Date of exam:	28 September 2007
Institutions:	Biology, Preclinical Medicine > Institut für Biochemie, Genetik und Mikrobiologie > Lehrstuhl für Biochemie III > Prof. Dr. Herbert Tschochner
Keywords:	Ribosom , Untereinheit , Biogenese , Ribosomale RNS , Prozessierung , Ribosom , Ribosomenbiogenese , Noc4p , Nop14p , rRNA , rRNA-Prozessierung , SSU-Prozessom , Aminosäure Sequenz , Nukleolus , Protein Transport , ribosome , ribosome biogenesis , Noc4p , Nop14p , rRNA , rRNA processing , SSU-processome , Amino Acid Sequence , Nucleolus , Protein Transport
Dewey Decimal Classification:	500 Science > 570 Life sciences
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	10613

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Abstract (German)

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Die Ribosomenbiogenese ist eine der wichtigsten metabolischen Aufgaben einer Zelle. Das fertige Ribosom besteht aus zwei ungleichen Untereinheiten, die zusammen aus etwa 78 ribosomalen Proteinen und vier rRNA-Spezies aufgebaut sind. Zur Herstellung von Ribosomen benötigt die Zelle die koordinierte Aktivität aller drei nukleolären Transkriptionsmaschinierien zusammen mit über 180 Biogenesefaktoren und etwa 100 snoRNAs. Alle zusammen bewirken in einem komplexen Netzwerk die Produktion von 40S- und 60S-Untereinheiten.
In der vorliegenden Arbeit wurde die Funktion des Ribosomenbiogenesefaktors Noc4p im Zusammenhang mit der Biogenese der kleinen ribosomalen Untereinheit untersucht. Noc4p ist eine Komponente des SSU-Prozessoms, das als großes, heteromultimeres snoRNP eine zentrale Funktion bei der Prozessierung des 18S-rRNA-Vorläufers hat. Noc4p bildet einen stabilen, heterodimeren Komplex mit Nop14p und ist ebenfalls für die Prozessierung der rRNA der 40S-Untereinheit notwendig. Für Noc4p lagen Hinweise für eine Funktion im ribosomalen Kernexport der Prä-40S-Untereinheit vor.
Durch Mutationsanalysen von Noc4p sollte untersucht werden, wie es in das Netzwerk der Biogenesefaktoren des SSU-Prozessoms eingebunden ist und welche Funktionen es dabei übernimmt. Hierzu wurde eine Kartierung von Noc4p-Interaktionsdomänen vorgenommen und wichtige Domänen für die Interaktion mit Nop14p charakterisiert. Die Bindung an Nop14p über diese Domänen scheint eine Voraussetzung für eine Interaktion von Noc4p mit rRNA und U3 snoRNA zu sein. Eine dieser Interaktionsdomänen ist die Noc-Domäne, ein Abschnitt von 45 Aminosäuren, der große Homologie zu den beiden 60S-Biogenesefaktoren Noc1p und Noc3p aufweist. Die Domänen aus Noc1p und Noc3p können nicht die essentielle Funktion der Noc4p-Noc-Domäne übernehmen, der homologe Bereich aus H. sapiens ist hingegen dazu in der Lage.
Mit Hilfe eines neuen Assays war es möglich, die Funktion von Noc4p im Kernexport der Prä-40S-Untereinheit detailliert zu analysieren und die Funktion von Noc4p im Export zu bestätigen. In weiteren Experimenten wurde ein genetischer Zusammenhang zwischen Noc4p und der Exportmaschinerie gefunden.
Um die große Menge publizierter Daten der proteomweiten Interaktionen zwischen Biogenesefaktoren hinsichtlich Noc4p und Nop14p auswerten zu können, wurde eine Datenbank erstellt, die es ermöglicht, die Interaktionen spezifisch zu analysieren und statistisch auszuwerten.
Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit machen deutlich, dass die Aufgaben über eine Funktion im SSU-Prozessom hinausgehen. Es wird die Rolle von Noc4p als Exportadapter sowie Assemblierungsfaktor für ribosomale Proteine diskutiert.

Translation of the abstract (English)

Ribosome biogenesis is one of the most important metabolic tasks of a cell. The complete ribosome consists of two unequal subunits, built of 78 ribosomal proteins and four rRNA species. For the synthesis of ribosomes the cell needs the coordinated activity of all three nucleolar transcription machineries together with more than 180 biogenesis factors and ca. 100 snoRNAs. This complex network of factors is needed for the production of the 40S and 60S subunits.
In this work the function of the ribosome biogenesis factor Noc4p was analysed in the context of the biogenesis of the 40S subunit. Noc4p is a component of the SSU-processome, a large heteromultimeric snoRNP, which has a central function in processing of the 18S-rRNA precursor. Noc4p forms a stable, heterodimeric complex with Nop14p and is also required for the processing of the SSU-rRNA. There was evidence that Noc4p also is involved in nuclear export of the pre-40S subunit.
The functions of Noc4p in the network of biogenesis factors of the SSU-processome were analysed through mutation analysis of Noc4p. A mapping of interaction domains of Noc4p was performed and important domains for the interaction with Nop14p were characterized. Binding of Nop14p by these domains seems to be required for an interaction of Noc4p with rRNA and U3 snoRNA. One of these interaction domains is the Noc-domain, which is a stretch of 45 amino acids with high homology to the 60S biogenesis factors Noc1p and Noc3p. The domains of Noc1p and Noc3p can not overtake the essential function of the Noc4p-Noc-domain, whereas the homologous stretch of H. sapiens is able to do so.
By employing new assays it was possible to perform detailed analysis of the role of Noc4p in nuclear export of pre-40S-subunits and to confirm its function there. Further experiments revealed a genetic interaction between Noc4p and the export machinery.
In order to evaluate the huge amount of published data of the proteome-wide interactions of biogenesis factors in regard to Noc4p and Nop14p, a database was created, with which it is possible to analyse and statistically evaluate these interactions.
The results of this work show that Noc4p is important not only for the SSU-processome. The role of Noc4p as an export adapter and as an assembly factor for ribosomal proteins is discussed.

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