is Íslenska en English

Lokaverkefni (Meistara)

Háskóli Íslands > Heilbrigðisvísindasvið > Meistaraprófsritgerðir - Heilbrigðisvísindasvið >

Vinsamlegast notið þetta auðkenni þegar þið vitnið til verksins eða tengið í það: https://hdl.handle.net/1946/43363

Titill: 
  • Titill er á ensku Characterization of GABARAP isoforms, Role and redundancy
  • Skilgreining GABARAP ísoforma, Hlutverk og mikilvægi
Námsstig: 
  • Meistara
Útdráttur: 
  • Útdráttur er á ensku

    Autophagy is an essential degradation pathway in eukaryotic cells. It mediates the degradation of various materials such as proteins, mitochondria, parts of the endoplasmic reticulum and much more. Many genes are involved in the autophagy pathway and one of them is GABARAP. GABARAP belongs to the autophagy essential ATG8 gene family which is comprised of six homologous genes. ATG8s are conjugated through a ubiquitin like conjugation system to phosphatidylethanolamine (PE). Following their lipidation they are delivered to the autophagosomal membrane from where they recognize cargo designated for autophagic degradation as well as proteins involved in the progression of the autophagy machinery.
    We recently discovered that GABARAP which is the highest expressed ATG8 gene, expresses three different isoforms and only one of them has been characterized. The uncharacterized isoforms are lacking sequences found in the characterized protein isoform rendering them unable to function within the defined parameters of GABARAP in autophagy. Surprisingly the uncharacterized isoforms are more expressed than the characterized one. A predicted protein structure for both uncharacterized isoforms was generated with Alphafold 2 which revealed that one of them, GABARAP-a should be able to fold into a protein structure, but the other one GABARAP-b is unlikely to do so. We measured the half-life of the characterized GABARAP isoform and GABARAP-a which revealed that GABARAP-a is more unstable than the characterized GABARAP protein isoform. GABARAP expression is interconnected to the expression of genes within the exosomal pathway. Exosomes are small lipid molecules that the cell secretes to transport materials, such as proteins and RNA molecules, to the intracellular matrix or to other cells. We used HeLa cells lacking the ATG8 family and found that the number of extracellular vesicles with exosomal characteristics secreted by the cells decreased drastically. Additionally, HeLa cells overexpressing GABARAP-a secreted uncharacterized lipid like structures, but GABARAP overexpressing HeLa cells did not. Since the GABARAP isoforms are so highly expressed across the human body and their overexpression in a cell line shows a difference in a potentially important phenotype, it will be important to define the role of the GABARAP isoforms in both health and disease.

  • Sjálfsát er lífsnauðsynlegt niðurbrotsferli sem á sér stað í frumum heilkjörnunga. Sjálfsát miðlar niðurbroti alls kyns stórsameinda og frumulíffæra eins og próteina, hvatbera og frymisnetsins. Fjölmörg gen koma að sjálfsáti og meðal þeirra er GABARAP. GABARAP er eitt sex próteina sem tilheyra ATG8 genafjölskyldunni sem er nauðsynleg í sjálfsáti. Þau eiga það sameiginlegt að bindast lípíðinu fosfaditýletanólamíni (PE) með samgildu tengi. Eftir það er próteinið flutt til sjálfsátshimnunnar þar sem það festir farm sem skal brjóta niður með sjálfsáti. ATG8 bindur einnig prótein sem koma að framgangi sjálfsáts og miðlar þannig ferlinu.
    Við uppgötvuðum að GABARAP sem er mest tjáða ATG8 genið, tjáir í raun þrjú ísoform en einungis eitt þeirra hefur verið skilgreint. Óskilgreindu ísoformin innihalda ekki sömu svæði og það skilgreinda en svæðin sem vantar eru nauðsynleg til að GABARAP geti framkvæmt skilgreint hlutverk sitt í sjálfsáti. Það kom á óvart að óskilgreindu GABARAP ísoformin voru umtalsvert meira tjáð heldur en það skilgreinda sem bendir til þess að þau gegni hlutverki. Við gerðum spálíkan fyrir strúktúr beggja óskilgreindu ísoformanna og komumst að því að annað óskilgreinda ísoformið sem kallast GABARAP-a ætti að ná að mynda próteinstrúktúr en hitt ísoformið, GABARAP-b er ólíklegt til þess. Einnig mældum við helmingunartíma skilgreinda GABARAP ísoformsins og GABARAP-a sem leiddi í ljós að GABARAP-a er óstöðugra heldur en GABARAP. Samgenatjáningargreining sýndi að GABARAP tjáning tengist seytingu svokallaðra exósóma. Exósóm eru lípíðbólur sem fruman seytir til þess að senda efni eins og prótein eða RNA sameindir í millifrumurýmið eða til annara frumna. Við notuðum HeLa frumulínur sem tjáðu ekki, öll eða hluta ATG8 genanna og bárum saman við villigerð. Skortur á ATG8 genum hafði umtalsverð áhrif á seytingu lípíðbóla með exósóm eiginleikum. Ásamt því seyttu HeLa frumur sem yfirtjáðu GABARAP-a óskilgreindum lípíðlegum strúktúrum en frumur sem yfirtjáðu GABARAP gerðu það ekki. Þar sem óskilgreindu GABARAP ísoformin eru mikið tjáð í mannslíkamanum og yfirtjáning þeirra í frumum leiðir af sér mismunandi svipgerðir verður mikilvægt að skilgreina hlutverk ísoformanna, bæði í heilbrigðu og sjúklegu ástandi.

Styrktaraðili: 
  • Rannís
Samþykkt: 
  • 30.1.2023
URI: 
  • http://hdl.handle.net/1946/43363


Skrár
Skráarnafn Stærð AðgangurLýsingSkráartegund 
The role of GABARAP isoforms Role and redundancy.pdf3.22 MBLokaður til...26.01.2027HeildartextiPDF
Skemman_yfirlysing_ÞFJ.pdf221.63 kBLokaðurYfirlýsingPDF