Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche
Berichte – FZKA 7163
Molecular dissection of the Sec62/63p complex, a member of
protein translocation machinery of the endoplasmic reticulum membrane
Xian Wang
Abstract
The heterotetrameric Sec62/63p complex associates with the
heterotrimeric Sec61p complex to assemble into the heptameric Sec complex. This
complex is necessary and sufficient for posttranslational protein translocation
across the membrane of the endoplasmic reticulum. The transmembrane proteins
Sec62p and Sec63p are two essential members of this complex.
In my PhD project, I showed that Sec63p is phosphorylated at
its C-terminal domain by protein kinase CK2 in vivo and in vitro. Both
threonine 652 and threonine 654 of Sec63p are phosphorylated and the tight
assembly of Sec62/63p complex is dependent on the phosphorylation of both
residues in vivo and in vitro. Exchanging either threonine 652 or threonine 654
against the nonphosphorylatable alanine in Sec63p impairs the binding to Sec62p
and causes protein translocation to occur less efficiently across the membrane
of the endoplasmic reticulum.
Sec63p is constitutively phosphorylated and the fraction of
phosphorylated Sec63p does not change upon certain stress conditions. A
phosphorylation mediated regulation of protein translocation was therefore not
observed.
Furthermore, I mapped the complete binding site of Sec63p for
the N-terminal domain of Sec62p to the last 24 C-terminal residues.
In summary, my work shows for the first time that
phosphorylation of Sec63p is required to tightly recruit the putative signal
sequence receptor Sec62p to the Sec complex. This tight association is required
to efficiently initiate posttranslational protein translocation across the
membrane of the endoplasmic reticulum.
Molekulare Kartierung
des Sec62/63p Komplexes, ein Mitglied der Proteintranslokationsmaschinerie in
der Membran des endoplasmatischen Retikulums
Zusammenfassung
Der heterotetramere
Sec62/Sec63p Komplex assoziiert mit dem heterotrimeren Sec61p Komplex zu dem
heptameren Sec Komplex. Dieser heptamere Sec Komplex ist sowohl notwendig als
auch ausreichend für die posttranslationale Translokation on Proteinen über die
Membran des endoplasmischen Retikulums. Die beiden ransmembranproteine Sec62p
und Sec63p sind essentielle Komponenten dieses Komplexes.
In meiner Arbeit
konnte ich zeigen, dass Sec63p an seiner C-terminalen Domäne von er
Proteinkinase CK2 sowohl in vivo als auch in vitro phosphoryliert wird. Die hosphorylierung
der Threonine in Position 652 und 654 ist eine Voraussetzung für die enge Bindung
zwischen Sec63p und Sec62p. Dies bestätigen sowohl biochemische Bindungstests
als auch Messungen in der lebenden Zelle. Wird eines der beiden Threonine gegen
ein nicht phosphorylierbares Alanin ausgetauscht, so wird eine Schwächung der
Sec62/63p Bindung und damit einhergehend eine weniger effiziente
Proteintranslokation über die Membran des endoplasmischen Retikulums beobachtet.
Sec63p wird von CK2
konstitutiv phosphoryliert und der Grad dieser Phosphorylierung scheint sich
unter verschiedenen zellulären Bedingungen nicht zu verändern. Eine Regulation
der Proteintranslokation konnte daher nicht nachgewiesen werden.
Durch weitere
genetische und biochemische Experimente konnte ich die vollständige Bindungstelle
von Sec63p für die N-terminale Domäne von Sec62p auf die letzten 24 Aminosäuren
eingrenzen.
Meine Arbeit weist
so zum erstenmal den Einfluss einer Phosphorylierung auf die Eigenschaften des
heptameren Sec Komplexes nach. Erst wenn Sec63p phosphoryliert wird kann es den
putativen Signalsequenzrezeptor Sec62p eng genug rekrutieren, um die
Translokation von Proteinen über die Membran des endoplasmischen Retikulums auch
effizient zu initiieren.
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