Das 'dual compartment'-Protein Profilin: Wechselwirkung mit einem kernständigen (SMN) und einem plasmamembranständigen (Gephyrin) Liganden

Profiline sind regulatorische Proteine der Aktindynamik und als 'dual compartment'-Proteine im Cytoplasma und Zellkern lokalisiert. Zur näheren Charakterisierung der kompartimentabhängigen Funktion von Profilin wurde die Wechselwirkung mit dem kernständigen survival motor neuron protein (SMN) und dem plasmamembranständigen Gephyrin untersucht. SMN, der determinierende Faktor der spinalen Muskelatrophie, wurde bereits in vitro als neuer Profilin-Ligand identifiziert. Der Nachweis der Komplexbildung der Proteine unter in vivo Bedingungen und deren Expression in Motorneuronen bestätigen die physiologische Bedeutung der Interaktion. Profilin kolokalisiert mit SMN in definierten Kernstrukturen, den gemini of coiled bodies (gems). Diese Ergebnisse sind ein erster Hinweis auf eine spezifische nukleäre Funktion des Profilins. Gephyrin, essentieller Bestandteil der Molybdän-Kofaktor-Synthese und der inhibitorischen Reizleitung neuronaler Synapsen, lokalisiert im kortikalen Aktin-Netzwerk. Die Komplexbildung von Gephyrin mit Profilin I sowie Profilin IIa wurde in vivo und in vitro charakterisiert. Entgegen bisherigen Annahmen interferiert Gephyrin mit der Profilin-Aktin-Wechselwirkung und assoziiert darüber hinaus mit F-Aktin. Gephyrinhaltige Komplexe rekrutieren Profilin, G-Aktin und das Aktin-nukleierende Protein vasodilator stimulated phosphoprotein (VASP). VASP konnte als neuer Gephyrin-Ligand identifiziert werden. Diese Ergebnisse unterstützen die funktionelle Bedeutung dynamischer Aktinstrukturen sowie des Profilins bei der räumlichen Organisation von Gephyrin-Aggregaten.Profilins are regulatory proteins of actin dynamics. As dual compartment proteins they are localized in the cytoplasm and the nucleus. To further elucidate the compartment-dependent functions we investigated the interaction of profilin with nuclear survival motor neuron protein (SMN) and membrane-associated gephyrin. SMN, the spinal muscular atrophy (SMA) determining protein, was identified in vitro as a profilin ligand in the forefront of this work. The formation of SMN- and profilin-containing complexes under in vivo conditions and the coexpression of the proteins in neuronal cells corroborate the physiological significance of this interaction. Profilin colocalizes with SMN in defined nuclear structures, the gemini of coiled bodies (gems). These results provide the first indication for a specific nuclear function of profilin. Gephyrin, an essential constituent of molybdenum cofactor biosynthesis and inhibitory neurotransmission, localizes in the cortical actin network. The binding of Gephyrin to profilin I or profilin IIa was analysed under in vitro and in vivo conditions. Contrary to published assumptions gephyrin interferes with the profilin-actin interaction and associates directly with filamentous actin. Gephyrin containing protein complexes recruit profilin, globular actin, as well as the actin-nucleating protein vasodilator stimulated phosphoprotein (VASP). The latter was identified as a new gephyrin ligand. These results support the functional relevance of dynamic actin structures and profilin on the spatial organisation of gephyrin aggregates