Functional analysis of PLEIADE, a key player in cytokinesis of Arabidopsis thaliana / eingereicht von Vera Wagner

• VerfasserIn: Wagner, Vera
• Place / Publishing House: Wien, 2005
• Year of Publication: 2005
• Language: English
• Classification: 42.43 - Pflanzengenetik; 42.23 - Entwicklungsbiologie
• Physical Description: 107, [20] Bl.; Ill., graph. Darst.; 30 cm
• Notes: Zsfassung in dt. Sprache

ger: Plant cell division is an essential process, which consists of karyokinesis (separation of the sister chromatids) followed by cytokinesis (separation of the cytoplasm and formation of a new cell wall). The interruption of one of these processes results in various phenotypes, such as lethality, polyploidy/aneuploidy or multinucleation.<br />Mutations in the pleiade (ple) gene cause thick, shortened roots with enlarged multinucleated cells and cell wall stubs, which are characteristics for cytokinesis defects. The newly formed cell wall in plant cells grows centrifugally towards the parental cell wall. This process is guided by a special, plant-specific cytoskeletal structure, the phragmoplast, consisting of antiparallel microtubules and actin filaments. In ple mutants this structure appears to be altered compared to wild type. PLE/AtMAP65-3 belongs to the MAP65 gene family in Arabidopsis, which consists of nine members. MAP65 family members exhibit mainly overlapping expression patterns, but varying expression levels.<br />Immunostainings of Arabidopsis tissue culture cells show that PLE localizes to the phragmoplast midzone, but not to cortical microtubules.<br />Moreover, microtubule cosedimentation assays show that PLE binds to microtubules in vitro. Various protein kinases are involved in cell cycle regulation, among them mitogen-acivated protein kinases (MAPKs) and cyclin-dependent kinases (CDKs). In vitro, PLE is a substrate for both plant MAPK and CDK. Mutation of putative phosphorylation sites shows the first CDK consensus site to be the major CDK target site in vitro. Moreover, PLE can also be modified by ubiquitination in vitro and might therefore also be regulated by directed proteolysis in vivo

eng: Die Zellteilung stellt einen wichtigen Prozess während der Pflanzenentwicklung dar. Dieser Prozess kann in zwei Abschnitte unterteilt werden: Kernteilung (Karyokinese) gefolgt von der eigentlichen Zellteilung (Zytokinese). Wenn dieser koordinierte Ablauf unterbrochen wird, kann das zur Anhäufung von DNA, zu vielkernigen Zellen und sogar zum Tod der Pflanze führen. Mutationen im PLEIADE (PLE) Gen verursachen kurze, dicke Wurzeln, die Zellen mit multiplen Kernen und Zellwandfragmenten aufweisen, was auf einen Defekt in der Zytokinese schließen lässt. Um die Tochterzellen nach erfolgter Kernteilung zu trennen, muss eine neue Zellwand gebildet werden. Dirigiert wird dieser Prozess von einer kompakten Struktur des Zytoskeletts, dem Phragmoplasten, der aus Mikrotubuli und Aktinfilamenten besteht.<br />Mutationen im PLE Gen führen zu einer Aufweitung dieser Struktur.<br />Das nieder exprimierte PLE/AtMAP65-3 gehört zur MAP65 Genfamilie in Arabidopsis, die neun Mitglieder umfasst. Die MAP65 Mitglieder werden in fast allen Organen, aber unterschiedlich stark exprimiert.<br />Immunlokalisierungsexperimente in Arabidopsis Zellen zeigten, dass PLE besonders in der Mitte des Phragmoplasten akkumuliert, aber nicht an kortikalen Mikrotubuli in der Interphase detektiert werden kann.<br />Interaktion von PLE mit Mikrotubuli konnte in vitro nachgewiesen werden.<br /> Die Funktion und Aktivität von PLE wird wahrscheinlich von Kinasen gesteuert. Dazu gehören MAPK (mitogen-activated protein kinase) und CDK (cyclin-dependent kinase). Zumindest in vitro wurde PLE sowohl von MAPK als auch von CDK phosphoriliert. Zusätzlich hat sich herausgestellt, dass die erste von zwei putativen CDK Phosphorilierungsmotiven die wichtigere in vitro ist. PLE kann aber nicht nur durch Phosphorilierung sondern auch durch Ubiquitinierung modifiziert werden, was auf einen möglichen aktiven Proteinabbau in vivo deutet