Positive and negative regulation of the cytokinesis contractility controller

胞质分裂收缩性控制器的正向和负向调节

基本信息

  • 批准号:
    9610830
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 4.45万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-07-02 至 2020-07-01
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY    Every biological process, ranging from cell migration to embryogenesis and tissue morphogenesis, relies on a  cell’s ability to adapt to changing mechanical environments.  While we understand many biochemical signaling  pathways  involved,  the  mechanisms  that  are  integrated  to  govern  a  cell’s  response  to  mechanical  forces  remain  a  mystery.    Deciphering  these  interactions  will  shed  light  on  the  mechanical  changes  that  drive  both  normal  and  disease  state  processes.    To  reveal  how  the  cell  responds  to  various  forces,  the  Robinson  lab  studies  Dictyostelium  cytokinesis,  a  model  shape  change  process  by  which  one  cell  divides  to  form  two  daughter cells.  The lab has discovered that cytokinesis is driven by an integrated control system composed of  proteins  that  modulate  their  behavior  in  response  to  both  mechanical  and  biochemical  signals.    Although  we  know  many  of  the  players  involved  in  the  cytokinetic  control  system,  their  biochemical  interactions  that  allow  force  propagation  through  the  cortical  network  are  still  unknown.    My  goal  is  to  characterize  the  regulatory  mechanisms  that  characterize  these  interactions,  which  will  be  critical  to  elucidate  the  mechanisms  of  a  cell’s  response  to  its  mechanical  environment.    To  identify  the  direct  interactions  that  govern  a  cell’s  mechanical  response,  we  performed  immunoprecipitation  followed  by  mass  spectrometry  on  two  key  nodes  of  the  cytokinetic control system, the scaffolding protein IQGAP2 and the actin crosslinker cortexillin I.  This approach  led to the discovery of potential binding partners of these nodes.  Using a combination of Fluorescence Cross-­ Correlation  Spectroscopy  (FCCS)  and  Single  Molecule  Pulldown  (SiMPull),  we  have  discovered  a  potential  mechanism  of  inhibition  by  a  negative  regulator  of  the  system,  IQGAP1.    To  further  understand  how  IQGAP1  mediates  inhibition,  I  will  purify  key  cytoskeletal  proteins  and  use  quantitative  biochemical  approaches  to  measure  binding  affinities  and  implement  a  chemically-­inducible  dimerization  system  to  assess  the  inhibitory  activity  of  IQGAP1.    In  addition,  I  will  use  super-­resolution  imaging  during  both  interphase  and  cytokinesis  to  characterize  alterations  in  complexes  formed  by  these  key  cytoskeletal  proteins that  allow  force  transduction  through  the  network.    Moreover,  I  will  determine  the  cellular  role  of  methylmalonate  semialdehyde  dehydrogenase  (mmsdh),  which  catalyzes  the  production  of  propionyl-­coA.    Mmsdh  was  identified  as  an  interactor  of  cortexillin  I,  but  was  also  previously  identified  in  a  genetic  selection  in  our  lab.    It  is  possible  that  proteins  may  modified  by  propionylation,  an  underappreciated  post-­translational  modification,  which  may  facilitate  positive  regulation  of  the  cytokinetic  control  system.    Through  a  combination  of  genetics,  mass  spectrometry,  and  biophysical  analyses,  I  will  elucidate  the  cellular  function  of  mmsdh.    The  work  proposed  here  will  decipher  the  molecular  mechanisms  of  positive  and  negative  regulation  of  the  contractile  network.   This  information  will  be  critical  for  understanding  the  cell’s  ability  to  sense  and  respond  to  mechanical  forces,  yielding insight into both normal developmental processes, as well as disease state progression.
项目摘要   从细胞迁移到胚胎发生和组织形态发生的每个生物学过程都取决于 牢房能够适应不断变化的机械环境。虽然我们了解许多生化信号传导 涉及的途径,整合以控制电池对机械力的响应的机制 仍然是一个神秘的。解密这些相互作用将阐明驱动两者的机械变化 正常和疾病状态过程。为了揭示细胞对各种力的反应,罗宾逊实验室 研究dictyostelium cytoesis,一个模型形状变化过程,一个细胞通过该过程形成两个细胞 子细胞。该实验室发现细胞因子是由组成的集成控制系统驱动的 根据机械和生化信号调节其行为的蛋白质。虽然我们 了解许多参与细胞动力学控制系统的参与者,他们的生化相互作用允许 通过皮质网络的力传播仍然未知。我的目标是表征监管 表征这些相互作用的机制,这对于阐明细胞的机制至关重要 对其机械环境的反应。确定控制电池机械的直接互动 响应,我们进行了免疫沉淀,然后在两个关键节点上进行质谱。 细胞力学控制系统,脚手架蛋白IQGAP2和肌动蛋白交联CortexillinI。 导致发现了这些节点的潜在约束伙伴。结合荧光交叉 相关光谱(FCC)和单分子下拉(Simpull),我们发现了潜力 系统负调控因子抑制机制,IQGAP1。进一步了解IQGAP1 介导抑制作用,我将纯化关键的细胞骨架蛋白,并使用定量的生化方法进行 测量结合亲和力并实施化学诱导的二聚化系统以评估抑制 IQGAP1的活动。此外,我将在相间和细胞因子期间使用超分辨率成像 表征由这些关键的细胞骨架蛋白形成的复合物的变化,这些蛋白允许力转导 通过网络。此外,我将确定甲基甲酸半二醛的细胞作用 脱氢酶(MMSDH),催化丙酰辅酶A的产生。 MMSDH被确定为 Cortexillin I的相互作用者,但以前在我们实验室的遗传选择中也被鉴定出来。有可能 蛋白质可能会通过丙酰化修饰,丙酰化是一种未被充分重视的翻译后修饰,这可能 促进细胞动力学控制系统的积极调节。通过仿制药,质量的结合 光谱法和生物物理分析,我将阐明MMSDH的细胞功能。提出的工作 这里将破译收缩网络正和负调控的分子机制。 这些信息对于理解细胞感知和响应机械力的能力至关重要, 对正常发育过程以及疾病状态的进展产生深入了解。

项目成果

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