Functional characterisation of microtubule polyglutamylases in Trypanosoma brucei

Titelangaben

Ritschar, Jana:
Functional characterisation of microtubule polyglutamylases in Trypanosoma brucei.
Bayreuth , 2023 . - VI, 116 S.
( Dissertation, 2023 , Universität Bayreuth, Bayreuther Graduiertenschule für Mathematik und Naturwissenschaften - BayNAT )

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Abstract

The shape of kinetoplastids such as Trypanosoma brucei is defined by a remarkably stable microtubule-cytoskeleton and is precisely determined during the life cycle stages. This stability has to give room for dynamic properties to allow cell division and morphological rearrangements. How these opposite demands on the cytoskeleton are regulated is poorly understood. One way to alter microtubule properties is via posttranslational modifications (PTMs) of microtubules. Many of these PTMs are present at the C-terminal tails of α- and β-tubulin, such as glutamylation. Defects of enzymes that catalyse the accumulation of glutamate side chains have been shown to lead to ciliopathies and neurodegeneration. T. brucei represents a simplified system to study the molecular effects of glutamylation on microtubule-structures like the cytoskeleton and axoneme. This work demonstrated the in vivo activity of three T. brucei polyglutamylases (TTLL6A, TTLL12B and TTLL1) and their importance to maintain a balance of the glutamylation level. A depletion of the polyglutamylases or the overexpression of TTLL1 resulted in a decreased or increased glutamylation signal and caused the disruption of the cell architecture as well as an aberrant motility. Additionally, it was shown, that the depletion of either enzyme caused a failed localisation of the cytoskeletal-associated proteins EB1, XMAP215 and TbAIR9. Based on the characterisation of these three polyglutamylases this study provides insights that glutamylation is a key regulator in the maintenance of cellular integrity.

Abstract in weiterer Sprache

Die Form von Kinetoplastiden wie Trypanosoma brucei wird durch ein bemerkenswert stabiles Mikrotubuli-Zytoskelett bestimmt und während der Lebenszyklusphasen genau festgelegt. Diese Stabilität muss jedoch auch dynamische Eigenschaften aufweisen, um Zellteilung und morphologische Veränderungen zu ermöglichen. Wie diese gegensätzlichen Anforderungen an das Zytoskelett reguliert werden, ist nicht bekannt. Eine Möglichkeit, die Eigenschaften der Mikrotubuli zu verändern, ist durch posttranslationale Modifikationen (PTM). Viele dieser PTMs befinden sich an den C-terminalen Schwänzen von α- und β-Tubulin, wie etwa die Glutamylierung. Ein Defekt von Enzymen, die das Anhängen von Glutamatseitenketten katalysieren, führt zu Ciliopathien und Neurodegeneration. T. brucei stellt ein vereinfachtes System dar, um die molekularen Auswirkungen der Glutamylierung auf Mikrotubuli-Strukturen wie das Zytoskelett und Axoneme zu untersuchen. In dieser Arbeit wurde die in-vivo Aktivität von drei T. brucei Polyglutamylasen (TTLL6A, TTLL12B und TTLL1) und ihre Bedeutung für die Aufrechterhaltung des Gleichgewichts des Glutamylierungslevels nachgewiesen. Die Depletion der Polyglutamylasen und die Überexpression von TTLL1 führte zu einem Anstieg oder zu einer Verminderung des Glutamylierungssignals und hatte eine veränderte Zellarchitektur sowie eine gestörte Zellmotilität zur Folge. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass die Depletion der Enzyme zu einer fehlerhaften Lokalisierung der zytoskelett-assoziierten Proteine EB1, XMAP215 und TbAIR9 führt. Basierend auf der Charakterisierung dieser drei Polyglutamylasen liefert diese Studie Erkenntnisse darüber, dass die Glutamylierung ein wichtiger Regulator bei der Aufrechterhaltung der zellulären Integrität ist.