Podcasts about pes1

Während der Zellproliferation müssen Zellwachstum und Zellteilung koordiniert werden. Die Kopplung erfolgt in der Hefe durch einen Komplex aus Nop7p, Erb1p und Ytm1p, der sowohl an der Ribosomenbiogenese als auch an der Kontrolle der DNA-Replikation beteiligt ist. Die homologen Proteine Pes1, Bop1 und WDR12 werden in Säugern von Zielgenen des Transkriptionsfaktors c-Myc, einem zellulären Onkoprotein, kodiert. In dieser Arbeit wurde die Existenz eines evolutionär konservierten Komplexes aus Pes1, Bop1 und WDR12 (PeBoW-Komplex) in Säugern belegt. Dabei wurde gezeigt, dass Bop1 als zentrales Protein des Komplexes agiert und die Interaktion von Pes1 und WDR12 vermittelt. Die Integrität des Komplexes ist wesentlich für seine Funktion. Die Depletion einzelner Komponenten sowie die Überexpression des integrierenden Proteins Bop1 hemmen die Reifung der Vorläufer-rRNA der großen ribosomalen Untereinheit sowie die Proliferation der Zellen. Bop1-Überexpression führt zur Ausbildung von zwei Subkomplexen aus Bop1 und Pes1 bzw. Bop1 und WDR12. Während der Bop1/Pes1-Subkomplex als Teil der pre-Ribosomen im Nukleolus lokalisiert, wird WDR12 durch Bop1-Überexpression im Zytoplasma gehalten und fehlt im Nukleolus zur Ausbildung eines funktionellen PeBoW-Komplexes. Pes1 und WDR12 können unabhängig in den Nukleolus translozieren, während Bop1 dafür die Interaktion mit Pes1 benötigt. Untersuchungen zur Stabilität der einzelnen PeBoW-Komponenten zeigten, dass monomeres Bop1 extrem instabil ist, durch Inkorporation in den PeBoW-Komplex aber vor Abbau geschützt wird. Möglicherweise werden hierdurch interne PEST-Sequenzen in Bop1 maskiert. Die Menge an Bop1 ist somit abhängig von der Anwesenheit von Pes1 und WDR12. Die gegenseitige Abhängigkeit der Stabilität aller drei PeBoW-Komponenten konnte in weitergehenden Experimenten gezeigt werden. Schließlich wurde untersucht, ob der PeBoW-Komplex die Ribosomenbiogenese mit der DNA-Replikation über Interaktion mit dem ORC-Komplex, wie in der Hefe beschrieben, koordiniert. Mit Hilfe der BiFC-Methode konnte eine Interaktion von Pes1 mit Orc6, eines Faktors des ORC-Komplexes, gezeigt werden. Die koordinierende Funktion des PeBoW-Komplexes für Zellwachstum und Zellproliferation scheint von der Hefe bis zum Menschen stark konserviert zu sein.

The hallmark of embryonic stem (ES) cells is their ability for self-renewal (capability of unlimited cell division without the loss of pluripotency) as well as for differentiation into all cell types of the adult organism. One factor supposed to be involved in self-renewal is the rapid proliferation rate of ES cells, which is coupled to an unusual cell cycle distribution with the majority of cells in S-phase and a very short G1-phase. This is linked to the lack of a functional G1/S-phase checkpoint, which allows the cells to enter the S-phase almost directly after mitosis. Generally, cells have to closely coordinate growth and cell cycle progression during proliferation to prevent premature division. One important factor for cell growth is ribosome biogenesis. In mature cells, disruptions in ribosome biogenesis are directly linked to the cell cycle machinery by a p53-dependent activation of the G1/S-phase checkpoint, leading to an arrest of cells in G1-phase. During this work, the function of the proteins Pes1, Bop1 and WDR12, which were shown previously to be involved in ribosome biogenesis of mature cell lines, was investigated in mouse ES cells. Moreover, a putative crosstalk between ribosome biogenesis and proliferation of ES cells was assessed. A high expression of Pes1, Bop1 and WDR12 was observed in ES cells, which strongly decreased during in vitro differentiation. Localization of the proteins was predominantly nucleolar and the formation of a stable complex (PeBoW-complex), including all three proteins, was experimentally validated in mature mouse cells as well as in mouse ES cells. The function and stability of the proteins seems to be dependent on incorporation into the PeBOW-complex, as protein levels were interdependent on each other and no free, non-incorporated proteins were observed, except for WDR12. According to their nucleolar localization, depletion of Pes1 and Bop1 were shown to inhibit maturation of the 28S rRNA and thereby the large 60S ribosomal subunit. Further, impaired proliferation of ES cells was observed. Thus, the PeBoW-complex seems to be an essential factor for the rapid proliferation of ES cells and might therefore also be involved in self-renewal. However, first results suggest that the complex is not directly involved in the maintenance of pluripotency. No changes in the expression levels of pluripotency-genes like Nanog, KLF4 and Sox2 were observed. Moreover, alkaline phosphatase activity was equally detectable after depletion of Pes1 or Bop1 and no morphological changes within the ES cell colonies were observed. Impaired ribosome biogenesis is known to activate a p53-dependent checkpoint in mature cell lines, which leads to an arrest of cells in G1-phase. Treatment of mouse NIH3T3 cells with 5FU, a potent inhibitor of rRNA maturation, confirmed an activation of this checkpoint, leading to weak induction of the tumor suppressor p53, induction of the Cdk-inhibitor p21, an increase in active, hypo-phosphorylated Rb, and to accumulation of cells in the G1- and S-phase with an increase of cells in G1-phase. In contrast, ES cells showed strong induction of p53, but no induction of its target gene p21. The overall levels of Rb were strongly induced, but the ratio between inactive, hyper-phosphorylated Rb and active, hypo-phosphorylated Rb was not changed towards the active form. These results were observed upon 5FU treatment and upon depletion of Pes1 or Bop1. Hence, ribosomal stress does not lead to checkpoint activation via the p53-p21-Rb pathway in ES cells. Moreover, no robust accumulation of cells in G1-phase was observed. 5FU treated ES cells showed an accumulation of cells in S-phase instead. Whether this effect is regulated by the induced p53 needs further investigation. Overall, the results suggest that ES cells use different mechanisms as mature cells to coordinate their proliferation rate with ribosome biogenesis.

Proliferation erfordert die Koordination des Zellwachstums mit der Zellzyklusmaschinerie. Daten aus der Hefe belegen eine Funktion des Komplexes aus Nop7p, Ytm1p und Erb1p in der Ribosomenbiogenese, dem energieaufwendigsten Prozeß des Wachstums, und der Replikation. Die Beteiligung an diesen Schlüsselprozessen des Zellzyklus läßt die Vermutung zu, daß dieser Komplex eine Funktion bei der Koordination von Wachstum und Zellzyklusprogression innehat. In Säugern existiert ein trimerer Komplex, der sogenannte PeBoW-Komplex, der sich aus Pes1, WDR12 und Bop1 zusammensetzt, die einen hohen Grad an Homologie mit Nop7p, Ytm1p und Erb1p aufweisen. Der PeBoW-Komplex ist in Säugern an der Ribosomenbiogenese beteiligt, spielt eine Rolle in der Mitose, und dominant-negative Mutanten seiner Komponenten inhibieren die Zellzyklusprogression. Die Koordinatorfunktion des Komplexes scheint von der Hefe bis zum Menschen konserviert zu sein. In dieser Arbeit wurden Deletionsmutanten von Pes1 generiert und auf ihren Effekt auf die Zellzyklusprogression und die pre-rRNS Prozessierung hin untersucht. Die Expression zweier dieser Mutanten, Pes1 M1 mit einer N-terminalen und Pes1 M5 mit einer C-terminalen Deletion, induzierte einen reversiblen Zellzyklusarrest in der G1-Phase. Beide Mutanten zeigten zudem einen dominant-negativen Effekt auf die Prozessierung der 36S und 32S pre-rRNS. Mutante M5 blockierte zusätzlich die Reifung des 12S Vorläufers. Sowohl Mutante M1 als auch Mutante M5 induzierten eine p53-Akkumulation in proliferierenden, nicht jedoch in serumgehungerten Zellen, was eine Abhängigkeit der p53-Antwort von einer aktiven Ribosomenbiogenese nahelegt. Die p53-Antwort zog eine Akkumulation des Cdk-Inhibitors p21 nach sich, und die Coexpression des E6-Proteins schwächte den von M1 und M5 hervorgerufenen Zellzyklusarrest merklich ab. Die p53 Antwort konnte damit als Ursache des Zellzyklusarrests ausgemacht werden. Über native Gelelektrophorese und Immunpräzipitationen der Pes1-Mutanten konnten die BRCT-Domäne und ein Teil der NPLP-Domäne als essentielle Domänen für die Inkorporation von Pes1 in den PeBoW-Komplex bestimmt definiert werden. Die erhobenen Daten legen Inkorporation in den PeBoW-Komplex als Voraussetzung für die nukleoläre Lokalisation, wie auch für die Ausbildung eines dominant-negativen Phänotyps der Pes1-Mutanten nahe.

The BCR/ABL1 fusion protein is found in virtually all cases chronic myeloid leukemia (CML) and a large proportion of acute lymphoblastic leukemia (ALL). The fact that the BCR/ABL1 fusion protein is crucial for the development of leukemia makes this fusion protein an attractive target for therapy development. We have developed a strategy for the in vivo detection of the BCR/ABL1 fusion protein, in which the presence of the BCR/ABL1 fusion protein is detected intracellularly and if the fusion protein is present an arbitrary action is initiated in the cell (e.g. mark the cells or selectively kill the cells). Our BCR/ABL1 detection strategy is based on protein-protein interactions. Two detection proteins are expressed in the cells: 1) protein A, a GAL4-DNA binding domain/BCR interacting protein fusion protein (GAL4DBD-BAP-1) and 2) protein B, a GAL4-activation domain/ABL interacting protein fusion protein (GAL4AD-CRKL). Only when BCR/ABL1 is present in the cell, do protein A, protein B, and BCR/ABL1 form a trimeric complex which activates the transcription of reporter genes under the control of GAL4-upstream activating sequence (UAS). A proof of principle for the strategy was implemented in the yeast system. We did not use full length BAP-1 or CRKL but only those portions of the proteins that directly interacted with BCR or ABL, respectively. We showed in the yeast two hybrid system, that the C-terminus of BAP-1(amino acids 617-879) binds to full length BCR. The site of interaction of CRKL and ABL was confirmed to be the N-terminal SH3 domain (SH3n) of CRKL as described in the literature. Yeast cells (strain CG1945) transformed with a protein A expressing plasmid (pGBT9-BAP), a protein B expressing plasmid (pGAD424-CRKLSH3n), and a BCR/ABL expressing plasmid (pES1/BCR-ABL) showed expression of the reporter genes HIS3 and LACZ. The expression of the HIS3 reporter gene was assayed by growth of the yeast cells on medium lacking histidine. The expression of the LACZ gene was verified by a beta-galactosidase filter assay. Yeast cells that were transformed with the pES1 plasmid without the BCR/ABL1 coding region did not show activation of the reporter genes. Several other negative controls demonstrated the specificity of the assay. Thus the method was able to clearly distinguish between BCR/ABL expressing cells and cells did not express BCR/ABL1. We then adapted this system for use in mammalian cells. The open-reading frames encoding the proteins A and B were recloned into mammalian expression vectors. The human embryonal kidney cell line HEK293 and the murine myeloid progenitor cell line 32D which had been stably transfected with a BCR/ABL expressing plasmid were tested. The firefly luciferase gene and the yellow fluorescent protein (eYFP) were used to evaluate the whole cell population and single cell, respectively. Unfortunately, the system failed to work in the mammalian cell lines tested. Even though the detection system did not work in mammalian cells, most likely due to the cytoplasmic localization of the BCR/ABL1 fusion protein, it should still be a viable strategy for the detection of leukemia-associated fusion protein, which localize to the nucleus (i.e AML-ETO). This strategy could be adapted for purging the bone marrow of leukemia patients using therapeutically more useful effector genes like suicide genes, which encode pro-drug converting enzymes (e.g. HSV thymidine kinase), or markers that can easily be assayed (e.g. YFP).