Phosphoinositide im Kern pflanzlicher Zellen - Kernlokalisierung der ubiquitären PI4P 5-Kinase PIP5K2 und ihr Einfluss auf die Entwicklung von Arabidopsis thaliana

Abstract

Phosphatidylinositol-4,5-Bisphosphat (PtdIns(4,5)P2) ist ein Signallipid und liegt in geringen Mengen in eukaryotischen Membranen vor. Tierisches PtdIns(4,5)P2 besitzt neben Plasmamembran-assoziierten Funktionen auch Funktionen im Zellkern, z. B. Zellzyklusregulation. Bei starker Überexpression lokalisieren auch fluoreszenzmarkierte PtdIns(4,5)P2-synthesierende PI4P 5-Kinasen im pflanzlichen Zellkern. In dieser Arbeit wurde die Kernlokalisierung von Arabidopsis PIP5K2 untersucht. PIP5K2 besitzt zwei funktionale NLS, die den Transport eines cytosolischen Proteins in den Zellkern vermitteln. Die Substitution von NLS IV resultierte in einer reduzierten Kernlokalisierung von PIP5K2AAA. In Kombination mit der Interaktion von PIP5K2 mit α-Importinen legen diese Daten den Schluss nahe, dass PIP5K2 aktiv in den Zellkern transportiert wird. Verbleibende Phänotypen in Komplementationsstudien der pip5k1 pip5k2-Doppelmutante mit PIP5K2AAA und die Interaktion von PIP5K2 mit dem Zellzyklusregulator Retinoblastoma related1 geben Hinweise darauf, dass PIP5K2 neben cytoplasmatischen auch kernlokalisierte Funktionen besitzt.

Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphat (PtdIns(4,5)P2) is a minor regulatory phospholipid in membranes of eukaryotes. Besides cytoplasmic or plasma membrane associated functions, human PtdIns(4,5)P2 also possesses nuclear functions like cell cycle regulation. In plants, overexpression of PI4P 5 kinases, enzymes synthezing PtdIns(4,5)P2, lead to an accumulation of PI4P 5-kinase in the nucleus. This study investigated the nuclear localization of Arabidopsis PIP5K2. PIP5K2 comprises two functional NLSs, NLSIV and NLSVI, which mediate nuclear transport of a cytosolic protein. Substitution of NLS IV in PIP5K2 (PIP5K2AAA) results in reduced nuclear localization. Additionally, PIP5K2 interacts with α-importins. In summary, the results suggest an active transport of PIP5K2 into the nucleus. Furthermore, remaining phenotypes in complementation studies of pip5k1 pip5k2 double mutant with PIP5K2AAA as well as interaction of PIP5K2 with cell cycle regulator Retinoblastoma related1 give hints towards nuclear functions of plant phosphoinositides.