Open Access

Shirley Knauer

• The thesis entitled „Investigations on the significance of nucleo-cytoplasmic transport for the biological function of cellular proteins" aimed to unreveal molecular mechanisms in order to improve our understanding of the impact of nucleo-cytoplasmic transport on cellular functions. Within the scope of this work, it could be shown that regulated nucleo-cytoplasmic transport of a subfamily of homeobox transcription factors controlled their intra- and intercellular transport, and thereby influencing also their transcriptional activity. This study describes a novel regulatory mechanism, which could in general play an important role for the ordered differentiation of complex organisms. Besides cis-active transport Signals, also post-translational modifications can influence the localization and biological activity of proteins in trans. In addition to the known impact of phosphorylation on the transport and activity of STAT1, experimental evidence was provided demonstrating that acetylation affected the interaction of STAT1 with NF-kB p65, and subsequently modulated the expression of apoptosis-inducing NF-kB target genes. The impact of nucleo-cytoplasmic transport on the regulation of apoptosis was underlined by showing that the evolutionary conservation of a NES within the anti-apoptotic protein survivin plays an essential role for its dual function in the inhibition of apoptosis and ordered cell division. Since survivin is considered a bona fide cancer therapy target, these results strongly encourage future work to identify molecular decoys that specifically inhibit the nuclear export of survivin as novel therapeutics. In order to further dissect the regulation of nuclear transport and to efficiently identify transport inhibitors, cell-based assays are urgently required. Therefore, the cellular assay Systems developed in this work may not only serve to identify synthetic nuclear export and Import inhibitors but may also be applied in systematic RNAi-screening approaches to identify novel components of the transport machinery. In addition, the translocation based protease- and protein-interaction biosensors can be applied in various biological Systems, in particular to identify protein-protein interaction inhibitors of cancer relevant proteins. In summary, this work does not only underline the general significance of nucleo-cytoplasmic transport for cell biology, but also demonstrates its potential for the development of novel therapies against diseases like cancer and viral infections.
• Die vorliegende Arbeit mit dem Titel „Untersuchungen zur Bedeutung des Kern- Zytoplasma Transports für die biologische Funktion zellulärer Proteine" hatte die Aufklärung molekularer Mechanismen des nukleozytoplasmatischen Transports zum Ziel, um so unser Verständnis von dessen Bedeutung für verschiedene zelluläre Funktionen zu vertiefen. Im Rahmen dieser Arbeit konnte gezeigt werden, daß der regulierte Kern-Zytoplasma Transport einer Unterfamilie der Homeobox Transkriptionsfaktoren deren intra- und interzellulären Transport und letztendlich deren transkriptionelle Aktivität beeinflussen konnte. Diese Studie beschreibt einen neuartigen Regulationsmechanismus, welcher für die geordnete Differenzierung komplexer Organismen eine allgemein wichtige Rolle spielen könnte. Neben cis-aktiven Transportsignalen können auch posttranslationelle Modifikation die Lokalisation und biologische Aktivität von Proteinen in trans beeinflussen. Im Rahmen dieser Arbeit konnte gezeigt werden, daß durch Acetylierung des Transkriptionsfaktors Stat1 dessen Interaktion mit NF-KB p65 verstärkt, und somit die subzelluläre Lokalisation und die DNA-Bindung von NF-KB sowie letztendlich die NF-KB kontrollierte Expression von Apoptose-induzierenden Zielgenen beeinflußt wurde. Des weiteren konnte gezeigt werden, daß die evolutionäre Konservierung eines nuklearen Exportsignals (NES) im anti-apoptotischen Protein Survivin für dessen duale Funktion, der Verhinderung von Apoptose und der geordneten Zellteilung, eine essentielle Rolle spielt. Diese Ergebnisse unterstützen den Ansatz, durch spezifische Inhibierung des Kern-Zytoplasma Transports von krankheitsrelevanten Proteinen neue Therapeutika zu entwickeln. Zur Umsetzung dieses Vorhabens wurden zelluläre Testsysteme entwickelt, welches es erlauben, spezifische Kerntransportinhibitoren zu identifizieren. Das Prinzip der nukleären Translokation konnte darüber hinaus zur Etablierung von Protease und Protein-Interaktions Biosensoren weiterentwickelt werden. Die vorliegende Arbeit unterstreicht nicht nur die allgemeine zellbiologische Bedeutung des nukleozytoplasmatischen Transports, sondern zeigt auch dessen Potential zur Entwicklung neuer Therapien gegen Krankheiten wie Krebs und virale Infektionen.