Identification of novel Lis1 protein interaction partners: Investigations towards cellular Lis1 functions

Jung, Bomi

doi:10.24355/dbbs.084-201012131022-0

Published

Identification of novel Lis1 protein interaction partners : Investigations towards cellular Lis1 functions

English
German

Haploinsufficiency of the Lis1 gene in human causes type I lissencephaly owing to a migration defect of cortical neurons during prenatal brain development. Homozygous Lis1 mouse mutants are embryonic lethal, while male mice homozygous for a specific gene trap integration in the Lis1 locus are infertile and display oligozoospermia. These mutations indicate the essential role of Lis1 in different cells, although biochemical mechanisms are not clear. In a yeast two-hybrid search for Lis1 interaction partners in mouse testis, I isolated three novel potential Lis1-binding proteins, Ranbp9, ACT, and BRAP. Biochemical assays confirmed these interactions. Complex formation of Lis1 and Ranbp9 involves the Lis1 WD-40 repeats and the SPRY domain of Ranbp9. ACT binds to Lis1 via the four LIM domains, and BRAP interacts with Lis1 through the coiled-coil domain. In mouse embryonic fibroblasts with genetically reduced levels of Lis1, Ranbp9 appears reduced at the cell periphery relative to the central suggesting that Lis1 may play a role in stabilization and/or subcellular localization of Ranbp9. Lis1 forms complexes with ACT in the cytoplasm of spermatogenic cells in testis suggesting that Lis1 and ACT may have functions in overlapping processes during late spermatogenesis. BRAP protein also colocalizes with Lis1 in the cytoplasm of HeLa cells where it accumulates close to the nucleus. Furthermore, Lis1 is a microtubule-associated protein that influences microtubule dynamics by affecting microtubule plus-end stability and the frequency of catastrophic breakdown. Analysis of microtubules and plus-end binding proteins in Lis1 deficient-MEF cells revealed reduced levels of acetylated tubulin and increased decoration of microtubule plus-ends by CLIP-115. Moreover, Lis1 affects the velocity of microtubular growth as demonstrated by live cell imaging. These results provide further evidence for an essential role of Lis1 in the regulation of microtubule dynamics.

Die Haploinsuffizienz des Lis1 führt beim Menschen zu der Lissenzephalie Typ 1. Mausmutanten mit homozygotem Lis1 sind vorgeburtlich letal, und männliche Mäuse mit einer Genfalle im Lis1 Lokus sind infertil und zeigen eine deutlich verringerte Spermienzahl. Diese Mutationen verdeutlichen die tragende Bedeutung von Lis1 in unterschiedlichen Zellen. Mit einem Yeast-Two-Hybrid System, bei dem mit Lis1 nach interagierenden Genen des Mäusehodens geforscht wurde, konnten drei neue potentielle Interaktionspartner isoliert und ihre Interaktion mit Lis1 durch biochemische Methoden verifiziert werden: Ranbp9, ACT und BRAP. Die Komplexbildung zwischen Lis1 und Ranbp9 wird durch WD-40 DomŠnen in der Lis1-Sequenz sowie durch die SPRY Domäne in Ranbp9 ermšglicht. Die Bindung zwischen ACT und Lis1 wird Ÿber vier LIM Domänen und die Interaktion mit BRAP Ÿber eine coiled-coil Domäne induziert. In embryonalen Mäusefibroblasten (MEFs) mit reduzierter Lis1 Expression erscheint die Lokalisation des Ranbp9 an der Zellperipherie schwächer als an der zentralen perinuklearen Region. Dies deutet auf eine stabilisierende Wirkung hin und/oder eine subzellulŠre Lokalisation des Ranbp9 durch Lis1. Mit ACT bildet Lis1 Protein-Komplexe im Zytoplasma von späten spermatogenen Zellen. Scheinbar sind Lis1 und ACT während der späten Spermatogenese an sich Überschneidenden Prozessen beteiligt. Außerdem befinden sich BRAP und Lis1 kolokalisiert an der Peripherie des Zellkerns von Hela-Zellen. Lis1 interagiert mit und beeinflußt den Auf- und Abbau von Mikrotubuli. In Lis1 defizienten MEFs konnte die Analyse von Mikrotubuli und Mikrotubulus assoziierten Proteinen reduzierte Mengen an acetyliertem Tubulin und eine erhšhte Zahl an Mikrotubulus Plus-Ende assoziierter CLIP-115 aufdecken. Darüber hinaus beeinflußt Lis1 die Geschwindigkeit des filamentäsen Wachstums. Diese Ergebnisse untermauern zusätzlich die Evidenz, daß Lis1 eine essentielle Funktion bei der Regulation der Mikrotubulidynamik einnimmt.