SUMO : Zelllinienabhängige nukleäre Lokalisierung des Transkriptionsrepressors PIE-1 in Caenorhabditis elegans

Phänotypische Analysen der embryonal letalen Mutante ulp-1 (t1530) des Nematoden C.elegans zeigen eine fehlerhafte Spezifizierung der somatischen Gründerzellen MS, C und D in der frühen Embryogenese. Eine zweite pleiotrope Funktion des Gens betrifft die Ausführung der Apoptose und/oder der Phagozytose embryonaler Zellen. Das Gen ulp-1 kodiert für eine SUMO spezifische Protease, die durch Abspaltung des SUMO Proteins eine posttranslationale Modifikation durch SUMO revertiert. Das Protein hat damit eine generelle regulatorische Funktion, die die unabhängigen Phänotypen erklären kann. Durch (Über-)Expression des reifen SUMO Proteins in der ulp-1 Mutante wurde das keimbahnspezifische Protein PIE-1 als ein Zielprotein der SUMOylierung identifiziert. PIE-1 unterdrückt die Transkription in Keimbahnzellen, was essentiell für ihre Spezifizierung ist. Es wurde gezeigt, dass die SUMOylierung von PIE-1 die subzelluläre Lokalisation des Proteins reguliert. Das nicht SUMOylierte Protein liegt im Cytoplasma, das SUMOylierte im Kern vor. Die Entdeckung, dass die Aktivität von PIE-1 durch eine differenzielle Lokalisation im Kern und Cytoplasma reguliert wird, erlaubt es, die Funktion von ulp-1 bei der Spezifizierung der Gründerzellen zu erklären. Die Protease verhindert normalerweise die Kernlokalisierung des nach einer stammzellartigen P-Teilung zurückbleibenden PIE-1 Proteins und damit die generelle Repression der Transkription in der somatischen Zelle. Die Defekte in der ulp-1 (t1530) Mutante entstehen durch eine Repression der zur Expression des Schicksals notwendigen Transkription. Die Analyse der fehlerhaften Apoptose zeigt, dass die nicht phagozytierten Zelltode den Sterbeprozess auf halbem Weg beenden und diese möglicherweise deshalb nicht phagozytiert werden. Da die Inaktivierung eines Gens des Ubiquitin-Pathways (zif-1) zu vergleichbaren morphologischen Veränderungen in den apoptotischen Zellen führt, könnte die SUMOylierung hier antagonistisch zur Ubiquitinierung wirken.