Untersuchungen zur Endozytose und zum intrazellulären Transportweg von Ricin A (RTA) in Säuger- und Hefezellen

Abstract

Die katalytische A-Untereinheit (RTA) des Ribosomen-inaktivierenden Pflanzentoxins Ricin inhibiert die eukaryotische Proteinbiosynthese durch die Depurinierung der 28S rRNA, während die B-Untereinheit (RTB) für die Bindung an die Zielzelle verantwortlich ist. Da die retrograde Transportroute des Toxins nur teilweise verstanden ist, sollte der intrazelluläre Transport verschiedener RTA-Varianten in Säuger- und Hefezellen näher analysiert werden. In der vorliegenden Arbeit konnte erstmals die toxische Wirkung von extern appliziertem RTA auf Hefesphäroplasten gezeigt werden. Des Weiteren wurden neuartige Testsysteme zur Untersuchung des retrograden Toxintransports im Modellorganismus Hefe etabliert, mit deren Hilfe auffällige Gemeinsamkeiten zwischen Säuger- und Hefezellen festgestellt wurden. Zudem konnte belegt werden, dass RTAHDEL im Vergleich zu RTAKDEL eine stärkere Toxizität in Hefen induziert. Neben dem Nachweis der Toxinaufnahme durch fluoreszenzmarkierte RTA-Fusionen wurden auch neue Hinweise auf eine Interaktion von RTAHDEL mit dem HDEL-Rezeptor Erd23 in Säugerzellen erbracht. Abschließend konnte mittels RNA-Interferenz demonstriert werden, dass Sec61α bei der Retrotranslokation von RTAHDEL und RTAKDEL im Säuger eine Rolle spielt. Die vorliegende Arbeit eröffnet somit neue Möglichkeiten, den Transport von RTA in Hefe- und Säugerzellen zu analysieren.

The catalytic A-subunit (RTA) of the ribosome-inactivating plant toxin ricin inhibits eukaryotic protein biosynthesis by depurination of the 28S rRNA, whereas the B-subunit (RTB) is required for binding to target cells. Since the retrograde toxin transport route is only partly understood, the intracellular transport of different RTA variants should be analyzed in mammalian and yeast cells. In this study, the toxic effect of externally applied RTA against yeast spheroplasts was shown for the first time. Furthermore, novel yeast based bioassays were established to elucidate the toxin trafficking in the model organism yeast. These assays revealed striking similarities between RTA transport in yeast and in mammalian cells. It was further demonstrated that RTAHDEL induced a stronger toxicity against yeast than RTAKDEL. In addition to the confirmation of the toxin uptake by fluorescent RTA fusions, further experimental evidence also suggests the interaction of RTAHDEL with the mammalian HDELreceptor Erd23. Finally, it was demonstrated by RNA interference that Sec61α plays a role in the retrotranslocation of RTAHDEL and RTAKDEL in mammalian cells. Hence, this study facilitates novel options to analyze the transport of RTA in yeast and mammalian cells.