Identifizierung und funktionelle Charakterisierung der SUMOylierung des Tight Junction-Proteins Zona occludens-2 (ZO-2)

Wetzel, Franziska GND

Die Aufrechterhaltung und Integrität von Tight Junctions (TJs) ist von zentraler Bedeutung für die Zellpolarität in epithelialen und endothelialen Geweben. Als TJ-assoziiertes Adapter-Protein verbindet Zona occludens-2 (ZO-2) die integralen Tight Junction-Proteine mit dem Aktin-Cytoskelett und trägt dort zur Ausbildung des cytoplasmatischen Plaques bei. ZO-2 ist ein dual-lokalisiertes Nacos (nuclear and adhesion complexes)-Protein, das in konfluenten Zellen an der Plasmamembran und in dünn ausgesäten Zellen vorrangig im Kern zu finden ist. Die intrazelluläre Lokalisation von ZO-2 wird durch mehrere konservierte Kernimport- und Kernexport-Signale sowie posttranslationale Modifikationen u.a. innerhalb dieser Motive reguliert. Im Rahmen dieser Dissertation wurden im humanen ZO-2 mehrere evolutionär hochkonservierte potentielle SUMOylierungsstellen identifiziert und die Interaktion von ZO-2 mit Komponenten der SUMOylierungsmaschinerie nachgewiesen. Die SUMOylierung von ZO-2 konnte in vivo und in vitro bestätigt werden. Mit Hilfe von Mutationsanalysen wurde Lysin 730 als mögliche SUMO-Akzeptorstelle identifiziert. Die Mutation dieses Lysins führt zu einer vorrangig nukleären Lokalisation, wohingegen ein SUMO-ZO-2-Fusionsprotein, das ein konstitutiv SUMOyliertes ZO-2-Protein nachahmt, vermehrt im Cytoplasma zu finden ist. ZO-2 wurde in früheren Studien als Repressor des Wnt/β-Catenin-Signalwegs beschrieben. Das SUMO-ZO-2-Fusionsprotein besitzt keine transkriptionsreprimierende Aktivität, während die SUMOylierungs-defiziente ZO-2-K730R-Mutante die β-Catenin/TCF-4-vermittelte Transkriptionsaktivität sogar etwas stärker reprimiert. In diesem Zusammenhang wurde eine Interaktion von ZO-2 mit β-Catenin und GSK3β nachgewiesen. Aufgrund dieser Beobachtungen kann festgestellt werden, dass die intrazelluläre Lokalisation und die Signalfunktion von ZO-2 durch posttranslationale SUMOylierung reguliert wird.

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Wetzel, Franziska: Identifizierung und funktionelle Charakterisierung der SUMOylierung des Tight Junction-Proteins Zona occludens-2 (ZO-2). Jena 2016.

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