Fucntional Analysis of Sec61beta, a Component of the Sec61 protein Translocation Channel at the Endoplasmic Reticulum

Der Sec61-Komplex vermittelt über eine wäßrige Pore die Translokation von sekretorischen Proteinen ins ER-Lumen sowie die Insertion von Membranproteinen in die ER-Membran. Der Komplex besteht aus einer a-Untereinheit, die den eigentlichen Translokationskanal bildet, sowie einer b- und einer g-Untereinheit, die mit dem Kanal assoziiert sind. Die vorliegende Untersuchung zielt auf die Analyse der Funktion von Sec61b in Drosophila sowie die Charakterisierung der Sec61b Phosphorylierung. Keimbahnklone mit dem Funktionsverlust-Allel sec61bP1 besitzen kein Sec61b_in den Oocyten. Die sich aus diesen Oocyten entwickelnden Embryonen zeigen Störungen der dorso-ventralen Polarität, die auf Veränderungen der Proteinmenge und lokalisation von Gurken, einem EGF-Rezeptor Liganden, hinweisen. Die Proteinmenge von Gurken an der Plasmamembran ist in den Oocyten drastisch reduziert. Außerdem fehlt Gurken in den umliegenden Follikelzellen. Gurken befindet sich in punktartigen Strukturen im Cytoplasma, die nicht mit dem ER kolokalisieren. Die Lokalisation des Plasmamembranproteins Yolkless bleibt dagegen unverändert. Ausgehend von diesen Beobachtungen scheint Sec61b bei einer Gruppe von Proteinen einen Transportschritt in einem post-ER-Kompartiment zu beeinflussen. Dieser Effekt könnte indirekt sein, falls Sec61b die Lokalisation von Proteinen beeinflußt, die eine Funktion beim Transport von Gurken besitzen. Sec61b interagiert mit dem Exocyst-Komplex und Gurken benötigt den Exocyst-Komplex für seine Lokalisation zur Plasmamembran. Demzufolge könnte das Fehlen von Sec61b einen direkten Transportdefekt von Gurken bewirken. Die ectopische Expression von Sec61_ in Flügeln von Drosophila führt zu spezifischen morphologischen Veränderungen und zum Verlust von Flügeladern. Diese Phänotypen zeigen Ähnlichkeit zu den bei EGFR-Signaldefekten beobachteten und deutet auf einen Einfluß von Sec61b bei der Biogenese einer spezifischen Gruppe von Molekülen auch während anderer Stadien des Entwicklungsprozeß hin. Im Verlauf der M-Phase des Zellzyklus wird Sec61b durch die cdc2-Kinase phosphoryliert. Die Phosphorylierung erfolgt sowohl beim humanen als auch beim Drosophila Protein an einem stark konservierten Serin innerhalb eines cdc2-Konsensus Motivs. Die Mutation dieser Position kann die Lethalität des sec61bP1 -Alles nicht vollständig komplementieren. Die ectopische Expression des mutierten Proteins in Flügeln verstärkt die morphologischen Veränderungen im Vergleich zur Expression des Wildtyp Proteins. Dies deutet darauf hin, daß die Phosphorylierung von Sec61_ die funktionellen Eigenschaften von Sec61b verändert. Sec61b scheint eine essentielle Rolle bei der Sekretion zu spielen und die Phosphorylierung könnte eine zusätzliche Regulationsmöglichkeit darstellen

Sec61β, a subunit of the Sec61 protein translocation channel at the Endoplasmic Reticulum, is involved in the transport of Gurken to the plasma membrane.

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Protein translocation across the membrane of the Endoplasmic Reticulum (ER) is the first step in the biogenesis of secretory and membrane proteins. Proteins enter the ER by the Sec61 translocon, a proteinaceous channel composed of three subunits, α, β and γ. While it is known that Sec61α forms the actual channel, the function of the other two subunits remains to be characterized.</p> <p>Results</p> <p>In the present study we have investigated the function of Sec61β in <it>Drosophila melanogaster</it>. We describe its role in the plasma membrane traffic of Gurken, the ligand for the Epidermal Growth Factor (EGF) receptor in the oocyte. Germline clones of the mutant allele of Sec61β show normal translocation of Gurken into the ER and transport to the Golgi complex, but further traffic to the plasma membrane is impeded. The defect in plasma membrane traffic due to absence of Sec61β is specific for Gurken and is not due to a general trafficking defect.</p> <p>Conclusion</p> <p>Based on our study we conclude that Sec61β, which is part of the ER protein translocation channel affects a post-ER step during Gurken trafficking to the plasma membrane. We propose an additional role of Sec61β beyond protein translocation into the ER.</p