Identifizierung von Gbp2p und Hrb1p als am nukleären mRNA-Export beteiligte Proteine und Analyse der zytoplasmatischen Umstrukturierungen exportierter mRNA-Proteinkomplexe

Der nukleäre mRNA-Export ist ein komplexer Vorgang, an dem zahlreiche Proteinfaktoren beteiligt sind. Pendelnde mRNA-Bindeproteine, welche in Assoziation mit den mRNA-Molekülen den Zellkern verlassen und daraufhin re-importiert werden, sind hierbei von zentraler Bedeutung. Die vorliegende Arbeit leistet einen Beitrag zur Aufklärung des mRNA-Exportprozesses, indem zwei Proteine aus der Hefe Saccharomyces cerevisiae, Gbp2p und Hrb1p, als neue Komponenten Export-kompetenter mRNA-Proteinkomplexe identifiziert werden konnten. Gbp2p und Hrb1p sind homolog und weisen jeweils drei RNA-Erkennungsmotive und eine Serin/Arginin (SR) -reiche Domäne auf. Sie sind in vivo mit mRNA assoziiert und verlassen den Zellkern in Abhängigkeit von der RNA-Polymerase II-Transkription und von mRNA-Exportfaktoren. Die Exportbedingungen beider Proteine sind nicht vollkommen identisch, was auf die Existenz mehrerer paralleler mRNA-Exportwege hindeutet. Die vorrangig nukleäre Lokalisierung von Gbp2p und Hrb1p hängt von dem Importrezeptor Mtr10p und der SR-spezifischen Proteinkinase Sky1p ab. Auch Mutationen von zwei speziellen SR-Dipeptiden von Gbp2p führen zu einer zytoplasmatischen Misslokalisierung des Proteins. Interessanterweise verstärkt eine Deletion von MTR10, nicht aber von SKY1, die Poly(A)+-RNA-Assoziation von Gbp2p in signifikantem Maße. GBP2 und HRB1 sind unter Standardbedingungen nicht essentiell, eine Überexpression von GBP2 ist allerdings toxisch und führt zu einer nukleären Akkumulation von Poly(A)+-RNA. Zusammengefasst deuten die Ergebnisse auf eine Beteiligung von Gbp2p und Hrb1p am nukleären mRNA-Export hin. Aufgrund ihrer Nicht-Essentialität haben beide Proteine das bemerkenswerte Potential, den mRNA-Export vorwiegend unter spezifischen Bedingungen zu regulieren. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde eine umfassende Analyse der zytoplasmatischen Umstrukturierungen exportierter mRNA-Proteinkomplexe vor und während der Translation vorgenommen. Hierbei zeigten sich auffällige Unterschiede im Dissoziationsverhalten der pendelnden mRNA-Bindeproteine. Während nur wenige Moleküle von Hrp1p, Nab2p und Mex67p mit aktiven Translationskomplexen kosedimentieren, sind signifikante Mengen der SR-reichen Proteine Gbp2p, Hrb1p und Npl3p und der RNA-Helikase Dbp5p mit Ribosomen-besetzten mRNA-Molekülen assoziiert. Interessanterweise verursacht eine längere Polysomen-Assoziation des Exportfaktors Npl3p einen Translationsdefekt, was eine zusätzliche Funktion des Proteins als negativer Translationsregulator nahelegt. Mit Hilfe von Polysomen-Kosedimentations-Experimenten konnte zudem gezeigt werden, dass Mtr10p, jedoch entgegen bisheriger Annahmen nicht Sky1p, an der zytoplasmatischen mRNA-Dissoziation von Npl3p beteiligt ist