Biochemische und funktionelle Untersuchungen der Transposase des Activator-Elements aus Zea mays

Published: March 8, 2001, 11 a.m.

b'Das Ac-Element aus Zea mays, das zur Familie der hAT-Elemente geh\\xf6rt, codiert f\\xfcr ein\\neinzelnes Protein, die Transposase (TPase). Dieses Protein ist in vivo als einziges essentiell f\\xfcr\\ndie Transposition von Ac notwendig. Die Expression der TPase in E. coli war bisher nur in\\nunl\\xf6slicher Form m\\xf6glich. Der Nachweis, da\\xdf die TPase in vitro an die subterminalen Enden\\ndes Transposons bindet, wurde mit de- und wieder renaturiertem Protein erbracht (Kunze und\\nStarlinger, 1989). In dieser Arbeit wurde zum ersten Mal TPase in l\\xf6slicher Form in E. coli\\nexprimiert bzw. aus transgenen Tabakpflanzen isoliert. Die Reinigung des Proteins bis zur\\nHomogenit\\xe4t war nicht m\\xf6glich. Das l\\xf6sliche Protein besitzt eine hohe Aggregationsneigung.\\nIn vitro wurde gezeigt, da\\xdf die TPase als Oligomer DNA bindet. Ein in vitro-Nachweis der\\nendonukleolytischen Aktivit\\xe4t der TPase konnte jedoch nicht erbracht werden.\\nDie Transposition von Ac l\\xe4uft wahrscheinlich in einem synaptischen Komplex ab, in dem \\xfcber\\nzahlreiche Proteininteraktionen die Enden des Transposons in r\\xe4umliche N\\xe4he zueinander ge-bracht\\nwerden. Dabei ist die TPase als Oligomer aktiv (Kunze et al, 1993). Gleichzeitig\\nunterliegt die TPase einer negativen Autoregulation. Bei hoher TPase-Konzentration in der\\nZelle oligomerisiert das Protein zu inaktiven Aggregaten. Die Transposition von Ac h\\xe4ngt vom\\nVorhandensein mehrerer Proteininteraktionsdom\\xe4nen ab. In dieser Arbeit wurde eine C-terminale\\nDimerisierungsdom\\xe4ne der TPase charakterisiert, die unter den Transposasen der\\nhAT-Elemente hochkonserviert ist und sowohl an der Transposition als auch an der negativen\\nAutoregulation von Ac beteiligt zu sein scheint. Damit ist es zum ersten Mal gelungen, einer\\nder drei hAT-Dom\\xe4nen eine Funktion zuzuschreiben. Am N-Terminus der TPase wurde eine\\nOligomerisierungsdom\\xe4ne identifiziert, die mehrere hydrophobe \\u201eZippermotive\\u201c enth\\xe4lt. In\\nvitro ist diese zum Teil ebenfalls konservierte Dom\\xe4ne am Aufbau eines synaptischen\\nKomplexes beteiligt. Als weitere Proteininteraktionsdom\\xe4ne der TPase wurde die PQ-Dom\\xe4ne\\nidentifiziert, deren essentielle Funktion bisher unbekannt war. Diese Dom\\xe4ne ist in vitro am\\nAufbau des Transpososoms beteiligt, aber auch in die Ausbildung vermutlich inaktiver TPase-Aggregate verwickelt. Als mutma\\xdfliches katalytisches Zentrum der Ac-TPase wurde durch\\nSequenzvergleiche mit bakteriellen Transposasen und in vivo-Transposition entsprechender\\nMutanten ein (N)DE-Motiv postuliert. Durch einfache Aminos\\xe4ureaustausche wurden dabei\\nzum ersten Mal hyperaktive TPase-Mutanten isoliert, die teilweise defekt in der\\nAggregatbildung sind. Der Aktivit\\xe4tstest der TPase-Mutanten erfolgte unter anderem in einem\\nneu entwickelten Transpositionssystem in Hefe (Weil und Kunze, 2000).'