Biochemical and molecular investigation of the HOP/STI1 protein family in plants

Abstract

Das Hitzeschockprotein-70/90-organisierende Protein (HOP) in Mensch und das Stress-induzierte Protein1 (STI1) in Hefe fungieren als Cochaperone von Hsp90 und Hsp70 beim Transfer von Zielproteinen zwischen diesen zwei Chaperonsystemen. In dieser Arbeit wurden Untersuchungen von HOP/STI1 Proteinen in Arabidopsis thaliana (STIAT) und in Nicotiana tabacum (STINT) durchgeführt um deren Funktion unter Kontrollbedingungen und bei der Stressabwehr zu charakterisieren. Eine Kombination aus Expressionsanalysen, Funktionsverlust-Mutanten in Arabidopsis und die Isolation der Interaktionspartner wurden angewendet. STIAT1 und STIAT2 sind in Blättern unter Standardwachstumsbedingungen coexprimiert und zeigen nach Kälte- und Hitzebehandlungen eine höhere Abundanz. STIAT3 war exklusiv in Blättern nach Hitzebehandlung exprimiert. Im Stengel und der Blüte von Arabidopsis konnten alle drei STIAT Isoformen unter Standardwachstumsbedingungen nachgewiesen werden, während sie anscheinend nicht in Wurzeln exprimiert werden. STIAT1 und STIAT2 Isoformen sind hauptsächlich im Cytosol der Blätter lokalisiert, können aber auch im Zellkern und in Membranen nachgewiesen werden. Die Analysen des Einzelfunktionsverlustes von STIAT1 und STIAT2 ergaben normales Pflanzenwachstum sowohl unter Standardwachstumsbedingungen als auch nach abiotischer Stressbehandlung, was ebenfalls auf redundante Funktionen dieser zwei Isoformen hinweist. In planta konnte STINT als Dimer nachgewiesen werden. Immunopräzipitation und Tandemaffinitätsreinigung zeigen, dass Hsp90 und Hsp70 Interaktionspartner von STIAT und STINT sind. Zusätzliche Komponenten der Proteinkomplexe sind weiterhin unbekannt. Die in dieser Arbeit durchgeführten Untersuchungen weisen darauf hin, dass STIAT1 und STIAT2 funktionell unter Standardwachstumsbedingungen sind, während STIAT3 eine spezifische Funktion bei der Reaktion auf hohe Temperaturen in Blättern von Arabidopsis thaliana hat.