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Molecular mechanisms underlying Woodhouse-Sakati syndrome: characterization of DCAF17 with specific, polyclonal antibodies

Molekulare Grundlagen des Woodhouse-Sakati Syndroms: Charakterisierung des DCAF 17 mit spezifischen, polyklonalen Antikörpern

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:20-opus-174766
  • Woodhouse-Sakati syndrome (WSS) is a rare multisystemic, autosomal recessive disease. The underlying cause of WSS are mutations of C2orf37 gene, which result in a truncated protein. Little is known about the function of C2orf37 (DDB1-CUL4A-associated factor 17, DCAF17) apart from it being part of the DDB1-CUL4-ROC1 E3 ubiquitin ligase complex, specifically binding directly to DDB1 and serving as a substrate recruiter for E3. There are two major isoforms of DCAF17: beta (65 kDa, 520 amino acids) and alpha (27 kDa, 240 amino acids), which is aWoodhouse-Sakati syndrome (WSS) is a rare multisystemic, autosomal recessive disease. The underlying cause of WSS are mutations of C2orf37 gene, which result in a truncated protein. Little is known about the function of C2orf37 (DDB1-CUL4A-associated factor 17, DCAF17) apart from it being part of the DDB1-CUL4-ROC1 E3 ubiquitin ligase complex, specifically binding directly to DDB1 and serving as a substrate recruiter for E3. There are two major isoforms of DCAF17: beta (65 kDa, 520 amino acids) and alpha (27 kDa, 240 amino acids), which is a C-terminal part of beta. The intracellular localization of the WSS protein is thought to be primarily the nucleolus. A murine ortholog protein was found to be expressed in all tissues with a relatively higher expression in the brain, liver, and skin.The aim of this work was to investigate DCAF17 in HeLa cells in more detail, in particular the redistribution of both WSS isoforms on the subcellular and -nuclear level as well as their chemical features. For these experiments, I developed, through recombinant expression and affinity purification, a specific polyclonal antibody against a WSS-epitope 493-520. Furthermore, three other specific polyclonal antibodies were obtained through affinity purification with help of commercially produced high-affinity epitope peptides.By means of these antibodies, I determined- through immunofluorescence and subcellular protein fractionation- that, apart from the redistribution of the WSS protein within the non-soluble = chromatin-bound nuclear fraction, a significant amount of both WSS isoforms is present in the soluble nuclear fraction. Indeed, treatment of purified nuclear envelopes with an increasing concentration of NaCl as well as urea confirmed a non-covalent binding of the WSS protein to the nuclear envelope with the detachment ofbeta-WSS at a lower NaCl concentration than alpha-WSS. In regard to the chromatin-bound WSS protein, I performed hydrolysis of nuclear and nucleolar extract with DNase and RNase. The results indicate that the WSS protein is bound to DNA but not RNA, with alpha-WSS being possibly located more abundantly in the nucleolus, whereas beta-WSS within other subnuclear departments. Furthermore, in all the above-mentioned experiments, a presence of an 80-kDa protein, which specifically reacted with the polyclonal high-affinity antibodies and showed similar redistribution and chemical features as alpha- and beta-WSS, was observed. In order to investigate whether this protein is a posttranslationally modified WSS isoform, I performed deglycosylation and dephosphorylation of nuclear extract, which showed no disappearance or change in abundance of the 80-kDa band on Western blot. While other ways of poststranslational modification cannot be excluded as the cause of occurrence of the 80-kDa protein, an existence of a third, yet undescribed, major isoform is also conceivable. Summarizing, this work contributed to a deeper characterization of the WSS protein, which can help future investigators in developing new experimental ideas to better understand the pathology of WSS.show moreshow less
  • Woodhouse-Sakati Syndrom (WSS) ist eine seltene, autosomal rezessive Multisystemerkrankung, deren Ursache Mutationen im C2orf37 Gen, resultierend in einem trunkierten Protein, sind. Die Funktion des C2orf37 (DDB1-CUL4A-associated factor 17, DCAF 17) ist weitgehend unbekannt. Das Protein ist Teil des DDB1-CUL4-ROC1 E3-Ubiquitin-Ligase-Komplexes, wo es direkt an DDB1 bindet und Substrate für E3 rekrutiert. Zwei Isoformen des DCAF17: beta (65 kDa, 520 Aminosäuren) und alpha (27 kDa, 240 Aminosäuren), die ein C-terminaler Teil der beta-Isoform ist,Woodhouse-Sakati Syndrom (WSS) ist eine seltene, autosomal rezessive Multisystemerkrankung, deren Ursache Mutationen im C2orf37 Gen, resultierend in einem trunkierten Protein, sind. Die Funktion des C2orf37 (DDB1-CUL4A-associated factor 17, DCAF 17) ist weitgehend unbekannt. Das Protein ist Teil des DDB1-CUL4-ROC1 E3-Ubiquitin-Ligase-Komplexes, wo es direkt an DDB1 bindet und Substrate für E3 rekrutiert. Zwei Isoformen des DCAF17: beta (65 kDa, 520 Aminosäuren) und alpha (27 kDa, 240 Aminosäuren), die ein C-terminaler Teil der beta-Isoform ist, sind heutzutage bekannt. Man geht von einer primär nukleolären Lokalisation des WSS-Proteins in den Zellen aus. Untersuchungen des murinen C2orf37-Ortholog-Proteins ergaben eine Expression in allen Zellen mit einer erhöhten Expression im Gehirn, in der Leber und in der Haut. Das Ziel dieser Arbeit war es, DCAF17 in HeLa-Zellen zu untersuchen, insbesondere die Lokalisation beider WSS-Isoformen auf dem subzellulären und -nukleären Niveau sowie deren chemische Eigenschaften. Durch rekombinante Expression und Affinitätsreinigung entwickelte ich spezifische polyklonale Antikörper gegen das WSS-Epitop 493-530. Zudem reinigte ich drei weitere spezifische polyklonale Antikörper mithilfe kommerziell produzierter hochaffiner Epitop-Peptide auf. Mithilfe dieser Antikörper konnte ich- durch Immunfluoreszenz und subzelluläre Proteinfraktionierug- eine Lokalisation des WSS-Proteins in der löslichen Kernfraktion, zusätzlich zu der bereits bekannten chromatingebundenen Kernfraktion, nachweisen. Die Behandlung reiner Kernhüllen mit steigernden NaCl-Konzentrationen und Harnstoff zeigte eine nicht-kovalente Bindung des DCAF17 an die Kernhülle mit einer Ablösung der beta-Isoform von der Kernhülle bereits bei niedrigeren NaCl-Konzentrationen als im Falle der alpha-Isoform. Um das chromatingebundene DCAF17 genauer zu untersuchen, führte ich eine Hydrolyse des Ganzkern- und Nukleolusextraktes mit DNase und RNase durch. Diese ergab eine Bindung des WSS-Proteins an die DNA, jedoch nicht an die RNA, mit der möglichen Hauptlokalisation der alpha-Isoform im Nukleolus und der beta-Isoform in anderen subnukleären Kompartimenten. Des Weiteren wurde in den oben beschriebenen Experimenten ein 80-kDa Protein nachgewiesen, das eine spezifische Reaktion mit den polyklonalen hochaffinen Antikörpern sowie eine dem WSS-Protein ähnliche subzelluläre / -nukleäre Lokalisation und chemische Eigenschaften zeigte. Um zu untersuchen, ob es sich um ein posttranslational modifiziertes DCAF17 handelt, führte ich Deglycosylierung und Dephosphorylierung des Ganzkernextraktes durch. Diese zeigten weder ein Verschwinden noch eine Änderung des 80-kDa-Signals auf Immunoblots. Obwohl eine andere Art einer posttranslationalen Proteinmodifizierung ist nicht ausgeschlossen, entspricht dieses Protein möglicherweise einer dritten, bisher nicht beschriebenen, Hauptisoform des DCAF17. Zusammenfassend trug diese Arbeit zur genaueren Charakterisierung des WSS-Proteins bei. Dies kann zukünftigen Forschern helfen, die Pathologie des WSS besser zu verstehen.show moreshow less

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Metadaten
Author: Joanna Blocka
URN:urn:nbn:de:bvb:20-opus-174766
Document Type:Doctoral Thesis
Granting Institution:Universität Würzburg, Medizinische Fakultät
Faculties:Medizinische Fakultät / Medizinische Klinik und Poliklinik I
Referee:Priv.-Doz. Dr. med. Dr. rer. nat. Matthias Kroiß
Date of final exam:2018/12/10
Language:English
Year of Completion:2019
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 61 Medizin und Gesundheit / 610 Medizin und Gesundheit
GND Keyword:Humangenetik; Molekulargenetik; Grundlagenforschung
Tag:Humangenetik; Woodhouse-Sakati Syndrom
DCAF17; Woodhouse-Sakati sydrome; autosomal recessive; genetics
Release Date:2019/01/07
Licence (German):License LogoCC BY-NC: Creative-Commons-Lizenz: Namensnennung, Nicht kommerziell 4.0 International