Die Dichotomie von BAG6 bei der Qualitätskontrolle und der intrazellulären Sortierung von Proteinen

Abstract

BAG6 ist ein ubiquitär exprimiertes Protein, welches über Speziesgrenzen hinweg hoch konserviert ist. In der Zelle spielt BAG6 eine wichtige Rolle bei der Qualitätskontrolle und beim Abbau von Proteinen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Bedeutung von BAG6 als Interaktionspartner von Proteinen untersucht. Dazu wurden CRISPR/Cas9 BAG6 KO Zellen hergestellt, die mit BAG6-Varianten rekonstituiert wurden. Zwei dieser Varianten unterscheiden sich durch die Expression der Exon 24 kodierenden Sequenz. Mit massenspektrometrischen Analysen konnte gezeigt werden, dass einige Liganden spezifisch an die Exon 24-kodierende Sequenz binden. Die Expression dieser Sequenz hat einen Einfluss auf die Struktur der Proteinbindenden BAG-Domäne am C-Terminus von BAG6. Durch die Deletion von Exon 24 entstehen wie bei der ursprünglichen BAG-Domäne drei a-Helices, die sich jedoch in ihrer Aminosäureabfolge und Struktur unterscheiden. Diese neue, nach Deletion von Exon 24 entstandene BAG-Domäne ist wie die vollständige BAG-Domäne in der Lage, das Hitzeschockprotein Hsp70 zu binden. Das an die ER Membran-bindende Ubl4A bindet jedoch nur an die nicht modifizierte BAG-Domäne. Von den beiden sich durch die Exon 24-kodierende Sequenz unterscheidenden BAG6-Varianten zeigt die Isoform mit vollständiger BAG-Domäne ausschließlich Kernexpression. Die Lokalisierungsunterschiede der BAG6-Varianten beeinflussen die zelluläre Orientierung der Liganden und daraus resultierend eine Strukturveränderung von intrazellulären Kompartimenten. So wird die den Nukleus umgebende ringförmige Struktur des ER nach Depletion von BAG6 in eine polarisierte kappenförmige Struktur überführt. Gleichzeitig beeinflusst die Lokalisierung einer nukleären BAG6-Variante die intrazelluläre Verteilung von Liganden. Neben den BAG-Domänen-bindenden Liganden finden sich weitere Proteine, die an den N-Terminus von BAG6 binden. In dieser Arbeit konnte eine Ubiquitin-ähnliche Domäne (UBL) als Bindungsort des Transaktivators CIITA identifiziert werden. CIITA reguliert die Gene der Klasse II Region des Haupthistokompatibilitätskomplexes (MHCII). BAG6 wurde auch als Chaperon für den MHCI Transaktivator NLRC5 identifiziert, der ebenfalls an die UBLDomäne bindet. Zusätzlich konnte nachgewiesen werden, dass die Ubiquitinligase RNF126 in unmittelbarer Nachbarschaft zu dieser UBL-Domäne bindet. Diese E3-Ligase modifiziert die Transaktivatoren CIITA und NLRC5, wobei jedoch kein Einfluss der Ubiquitinylierung auf die Transkription der MHCI und MHCII Gene festgestellt werden konnte. Insgesamt zeigen diese Untersuchungen, dass durch RNA Spleißen entstandene BAG6-Varianten in der Lage sind, als Chaperone für eine Vielzahl von Proteinen zu dienen, die völlig unterschiedliche zelluläre Aufgaben im Zytosol oder im Nukleus wahrnehmen.