SitemapImpressumDatenschutzerklärungdeutschenglish
MHH Logo
Medizinische Hochschule Hannover | Carl-Neuberg-Str.1 | 30625 Hannover | Tel.:(+49) 0511-532-0

AG Niedenthal

Signaltransduktion durch Modifikation regulierte Protein-Protein Interaktion

 

Dr. Rainer Niedenthal

E-mail: niedenthal.rainermh-hannover.de

Tel.: 0511-532-2826

Fax.: 0511-532-2849

Letzte Aktualisierung 09.04.2015

SUMOylierung

Regulation der Signal Transducer and Activator of Transcription (STAT) abhängigen Signaltransduktion durch SUMOylierung

Im JAK/STAT Signaltransduktionsweg wird durch einen extrazellulären Liganden (Cytokin) ein transmembranaler Rezeptor gebunden, wodurch intrazellulär die Aktivierung der assoziierten JAK-kinase induziert wird. Diese Kinase phosphoryliert Tyrosin-Seitenketten des Rezeptors, die dann als aktivierte Bindungsstellen für STAT-Proteine dienen. Bei der Assoziation der STAT Proteine mit dem Rezeptor werden sie dann selbst durch die JAKs phosphoryliert. Durch die Bindung der STAT eigenen SH2-Domäne an die STAT Tyrosinphosphorylierung enstehen nun STAT-Dimere, die in den Zellkern transportiert werden, wo sie an die Promotorregion von STAT regulierten Genen binden und deren Transkription aktivieren.

Die Aktivität der STAT Proteine wird aber durch eine Reihe weitere Modifikationen wie Serin-Phosphorylierung, Acetylierung, Methylierung, Ubiquitinierung und SUMOylierung reguliert.

Wir haben haben kürzlich zeigen können, dass STAT1 an Lysin (K) 703 SUMOyliert werden kann und dass diese SUMOylierung sich mit der Tyrosin (Y) 701 Phosphorylierung von STAT1 gegenseitig ausschließt (Jakobs et al., 2007; Zimnik et al., 2009). Die Funktion der STAT1 SUMOylierung ist bisher nicht vollständig verstanden. Möglicherweise gibt es eine Beeinflussung der STAT1 abhängigen Transkription, die in der Literatur kontrovers diskutiert wird. Kürzlich wurde berichtet (Droescher et al., 2011; Begitt et al., 2011), dass die STAT1 SUMOylierung dazu dient die Ausbildung von großen Y-Phosphorylierung abhängigen Protein-Aggregaten (Paracrystals) zu unterbinden.

Die Beeinflussung der Signaltransduktion der STAT Protein Familie durch das Wechselspiel von Modifikationen wie Phosphorylierung und SUMOylierung ist ein Projekt in der AG Niedenthal.

 

Regulation von Komponenten der MAP-Kinase Kaskade durch SUMOylierung

In der Arbeitsgruppe Niedenthal konnten kürzlich unter Verwendung des Ubc9 fusion-directed SUMOylation (UFDS) Systems (Jakobs et al., 2007a; Jakobs et al., 2007b) die SUMOylierbarkeit von verschiedenen Komponenten der MAP-Kinase Kaskade wie p38α, MK2, MK5 und ERK3 gezeigt werden (Srivastav et al., 2011).

In diesem Projekt wird untersucht wie die SUMOylierung die Funktion der Komponenten der MAP-Kinase Kaskade beeinflusst.  

 

Methoden zur Untersuchung der Protein-SUMOylierung

UFDS

Die SUMOylierung ist ein Protein-Konjugations Prozess in dem das reife SUMO Protein mit seiner C-terminalen Carboxylgruppe über eine Isopeptidbindung kovalent an die ε-Aminogruppe eines Lysins (K) gebunden wird. Die SUMOylierung ist für eine Vielzahl von Zielproteinen gezeigt worden und findet im Zellkern, im Cytoplasma und sogar an der Plasmamembran statt. Dabei ist die SUMOylierung in die Regulation der verschiedensten zellulären Prozesse involviert, wie der Regulation von Transkription, DNA-Replikation und Chromosomen Sgregation. Hierbei ist eine der Hauptwirkprinzipien der SUMOylierung, dass sie in verschiedenster Art die Interaktion von Proteinen beeinflusst. Da die SUMOylierung der meisten SUMOylierungs targets sehr kurzlebig ist sind zur Untersuchung der Funktion der SUMOylierung Methoden von Bedeutung, die helfen den Anteil der SUMOylierten Subpopulation eines Proteins zu erhöhen.

 

 

Abbildung 1


Wir haben in diesem Zusammenhang das Ubc9 fusion-directed SUMOylation System (UFDS) entwickelt (Abildung 1; Jakobs et al., 2007a). Hierbei werden Proteine, deren SUMOylierbarkeit geprüft werden soll direkt mit dem SUMO konjugierenden Protein Ubc9 fusioniert. Durch die direkte Fusion ist die resultierende SUMOylierung deutlich verstärkt (Jakobs et al., 2007a; Jakobs etal., 2007b) und unabhängig von SUMO-Ligasen.

 

USDDS

Eine Weiterentwicklung des UFDS ist das Ubc9/Substrate dimerisation dependent SUMOylation (USDDS) System. Bei diesem System handelt es sich nicht um eine  permanente Fusion des Ubc9 an das SUMOylation Substrate s um ein durch ein Rapamycin Derivat induzierbare Bindung, die zu einer Verstärkung der Substrate SUMOylierung führt.

 

 

 

 

trans-SUMOylierung  

 

 

Eigene Publikationen

 

SUMO modification of TBK1 at the adaptor-binding C-terminal coiled-coil domain contributes to its antiviral activity. Saul VV, Niedenthal R, Pich A, Weber F, Schmitz ML. Biochim Biophys Acta. 2015 Jan;1853(1):136-43.

 

SUMOylation attenuates the transcriptional activity of the NF-κB subunit RelB. Leidner J, Voogdt C, Niedenthal R, Möller P, Marienfeld U, Marienfeld RB. J Cell Biochem. 2014 Aug;115:1430-40.

 

Multidomain sumoylation of the ecdysone receptor (EcR) from Drosophila melanogaster. Seliga J, Bielska K, Wieczorek E, Orłowski M, Niedenthal R, Ożyhar A. J Steroid Biochem Mol Biol. 2013 Nov;138:162-73.

 

Alternative sumoylation sites in the Drosophila nuclear receptor Usp. Bielska K, Seliga J, Wieczorek E, Kędracka-Krok S, Niedenthal R, Ożyhar A. J Steroid Biochem Mol Biol. 2012 Nov;132(3-5):227-38.

 

CD2AP regulates SUMOylation of CIN85 in podocytes. Tossidou I, Niedenthal R, Klaus M, Teng B, Worthmann K, King BL, Peterson KJ, Haller H, Schiffer M. Mol Cell Biol. 2012 Mar;32(6):1068-79.

 

The spinal muscular atrophy disease protein SMN is linked to the Rho-kinase pathway via profilin. Nölle A, Zeug A, van Bergeijk J, Tönges L, Gerhard R, Brinkmann H, Al Rayes S, Hensel N, Schill Y, Apkhazava D, Jablonka S, O'mer J, Srivastav RK, Baasner A, Lingor P, Wirth B, Ponimaskin E, Niedenthal R, Grothe C, Claus P. Hum Mol Genet. 2011 Dec 15;20(24):4865-78.

 

Monitoring protein-protein interactions in mammalian cells by trans-SUMOylation. Srivastav RK, Schwede S, Klaus M, Schwermann J, Gaestel M, Niedenthal R. Biochem J. 2011 Sep 15;438(3):495-503.

 

Mutually exclusive STAT1 modifications identified by Ubc9/substrate dimerization-dependent SUMOylation. Zimnik S, Gaestel M, Niedenthal R. Nucleic Acids Res. 2009 Mar;37(4):e30. doi: 10.1093/nar/gkp020. Epub 2009 Jan 27.

 

SUMOylation of the hepatoma-derived growth factor negatively influences its binding to chromatin. Thakar K, Niedenthal R, Okaz E, Franken S, Jakobs A, Gupta S, Kelm S, Dietz F. FEBS J. 2008 Apr;275(7):1411-26. doi: 10.1111/j.1742-4658.2008.06303.x. Epub 2008 Mar 5.

 

Ubc9 fusion-directed SUMOylation (UFDS). Niedenthal R. Biochem Soc Trans. 2007 Dec;35(Pt 6):1430-2. Review.

 

Ubc9 fusion-directed SUMOylation identifies constitutive and inducible SUMOylation. Jakobs A, Himstedt F, Funk M, Korn B, Gaestel M, Niedenthal R. Nucleic Acids Res. 2007;35(17):e109. Epub 2007 Aug 20.

 

Ubc9 fusion-directed SUMOylation (UFDS): a method to analyze function of protein SUMOylation. Jakobs A, Koehnke J, Himstedt F, Funk M, Korn B, Gaestel M, Niedenthal R. Nat Methods. 2007 Mar;4(3):245-50. Epub 2007 Feb 4.

Praktika und Masterarbeiten

Masterarbeiten:

1. Wir haben die SUMOylierungsstellen für die MAPKAP-kinase 2 (MK2) identifi-ziert und ihre Funktion in Zellen untersucht. Im Rahmen einer Masterarbeit, soll das Zusammenwirken der MK2 SUMOylierung und Phosphorylierung bei der Regulation der Kinaseaktivität und Spezifität untersucht werden.

 

2. Wir haben durch Coexpressionen, Westernblots und massenspectrometri-schen Untersuchungen einen möglichen neuen Regulationsmechanismus für die SUMO spezifische Protease SENP1 identifiziert. Dieser neue Regulations-mechanismus und seine funktionelle Bedeutung sollen im Rahmen einer Masterarbeit weiter charakterisiert werden.

3. Für das Verständnis der Funktion der SUMOylierung ist es notwendig alle Regulatiosmechanismen zu identifizieren und charakterisieren, die die SUMOy-lierung, DeSUMOylierung und die Funktion SUMOylierter Proteine beeinflussen.  Im Rahmen einer Masterarbeit sollen daher mit einem neuen Screening-system neue Regulatoren der SUMOylierung und Funktion SUMOylierter Prote-ine identifiziert und charakterisiert werden.

 

Praktika:

Im Rahmen der oben beschriebenen Projekte können Praktika als Teil des Signaltransduktions-Moduls, als Forschungspraktikum oder als Bachelorarbeit durchgeführt werden.

 

Kontakt:

Dr. Rainer Niedenthal

Physiologische Chemie

Medizinische Hochschule Hannover

Carl-Neuberg Strasse 1

30625 Hannover

Tel.: 0511-532-2826

mailto:niedenthal.rainermh-hannover.de

 

Aktualisiert 09.04.2015


PFLEGE-STELLENTICKER

Werden Sie Teil des Pflege-Teams der MHH. Mehr Infos in unserem Stellenticker. Wir freuen uns auf ...

[mehr]

Aktuelle Veranstaltungen

19. Hannoverscher Krankenhaushygienetag
27.08.19
10:00 Uhr-16:00 Uhr

11. TWINCORE Symposium
29.08.19
09:00 Uhr-17:00 Uhr