Eine neue Kernkomponente der unkonventionellen Sekretion in Ustilago maydis

Der Mechanismus der konventionellen Proteinsekretion wurde lange als der in eukaryotischen Zellen vorherrschende Sekretionsweg beschrieben. Jedoch haufen sich in den letzten Jahren die Beispiele an Proteinen, die die Zelle nicht uber den klassischen ER-Golgi Weg verlassen. Darunter befinden sich wichtige Proteine wie Zellwachstumsfaktoren, Tumormarker, aber auch eine Reihe viraler Effektorproteine. Es ist daher von grosem Interesse, die diversen Mechanismen dieser unkonventionellen Sekretionswege zu entschlusseln. Hefezellen des Brandpilzes U. maydis besitzen einen neuartigen unkonventionellen Sekretionsweg, der ahnlich einer Schleuse funktioniert. Die Chitinase Cts1 wurde als erstes Protein identifiziert, das diesen Sekretionsweg durchlauft. Cts1 besitzt kein konventionelles N-terminales Signalpeptid. Im spaten Stadium der Cytokinese lokalisiert die Chitinase in einem Kompartiment zwischen Mutter- und Tochterzelle, der sogenannten Fragmentierungszone. Da Cts1 wahrscheinlich von dort freigesetzt wird und die begrenzenden Septen sequenziell von Mutter- und Tochterzelle eingezogen werden, ahnelt der Vorgang einem Schleusenmechanismus. Das Gen umag_03776 und sein resultierendes Proteinprodukt Jps1 wurde in einem genetischen Screen als masgebliche Komponente dieses neuartigen Sekretionsmechanismus identifiziert. In der vorliegenden Arbeit wurde Jps1 initial charakterisiert. Analysen zeigten eine strikte Abhangigkeit der Cts1 Sekretion von Jps1. Interessanterweise ko-lokalisieren Jps1 und Cts1 in der Fragmentierungszone, Jps1 ist jedoch bereits in fruheren Stadien des Zellzyklus im Knospungsbereich prasent. Daruber hinaus gelangt auch Jps1 uber unkonventionelle Sekretion in das extrazellulare Medium. Laut bioinformatischer Vorhersage, exprimieren nahverwandte Basidiomyceten ebenfalls Orthologe von Jps1. Jedoch besitzt keines der Proteine beschriebene funktionelle Domanen oder andere Merkmale, anhand derer man auf eine potenzielle Funktion schliesen konnte. Die Untersuchung verschiedener Jps1-Verkurzungsvarianten ermoglichte die Identifizierung einer ersten Domane am N-Terminus des Proteins, der sogenannten „Cts1-Lokalisierungsdomane“. Diese ist nicht nur entscheidend fur die Cts1 Lokalisierung und Sekretion, sondern auch fur die intrazellulare Rekrutierung von Jps1 zur zukunftigen Teilungszone. Da die Lokalisierung der verkurzten Jps1 Variante durch die zusatzliche Expression eines Volllangenproteins wiederhergestellt werden konnte, wurde eine Dimerisierung angenommen. Biochemische Analysen mittels Grosenausschlusschromatographie und „Multi Angle Light Scattering“ bestatigten die Dimerisierung von Jps1 und deuteten sogar auf die Bildung oligomerer Komplexe hin. Lipidbindestudien mit grosen unilamellaren Vesikeln (GUV) zeigten eine Affinitat von Jps1 zu dem Plasmamembran-spezifischen Markerlipid Phosphoinositol-(4,5)-bisphosphat und lieferten somit eine mogliche Erklarung fur die fruhe Rekrutierung und membranstandige Lokalisierung von Jps1 in der Knospungszone. Somit weisen die in dieser Arbeit gewonnenen Ergebnisse darauf hin, dass Jps1 ein Membran-assoziiertes Ankerprotein darstellen konnte, welches unter anderem Cts1 zur Zellteilungszone rekrutiert. Es stellt daher eine Kernkomponente der unkonventionellen Sekretion dar.