The function of IQD-KLCR modules in macromolecular complex assembly

Abstract

The putative scaffold proteins KLCR1 and IQD2 form the basic module of a regulatory multi-protein complex linking the actin- and microtubule cytoskeleton to the plasma membrane. The exact composition and dynamics of this complex, however, remain elusive to date. This thesis aims to characterise the interactions between KLCR1 and IQD2 as well as possible mechanisms of Ca2+-mediated regulation through the archetypal Ca2+-sensor Calmodulin (CaM). It shows for the first time dimerisation of KLCR1 with itself and other KLCRs, and uncovers the modes of interaction between KLCRs and CaMs. Further, KLCR- and CaM-interaction domains in IQD2 are mapped and ternary interactions between KLCR1, IQD2, and CaMs are shown. KLCRs interact with CaMs via the C-terminal helices of their central TPR-domain and likely recruit IQDs through its internal groove. IQD2 binds CaM and KLCRs through its central region. IQD2 putatively recruits KLCRs to CaM for Ca2+-signal transfer at the cytoskeleton-plasma membrane interface.

Die mutmaßlichen Gerüstproteine KLCR1 und IQD2 stellen das Kernmodul eines regulatorischen Multiproteinkomplex, der das Aktin- und Miktotubulizytoskelett mit der Plasmamembran verbindet. Die Zusammensetzung und Dynamik dieses Komplexes ist allerdings bislang unbekannt. Diese Arbeit widmet sich der Untersuchung der Interaktionen von KLCR1 und IQD2 sowie möglichen Mechanismen der Ca2+-vermittelten Regulation durch den Ca2+-Sensor Calmodulin (CaM). Die Dimerisierung von KLCR1 mit sich selbst und anderen KLCRs und die Interaktionsmodi von KLCRs mit CaM werden gezeigt. Auch werden Interaktionsdomänen für KLCRs und CaMs in IQD2 kartiert sowie trinäre Interaktionen zwischen KLCR1, IQD2 und CaMs untersucht. KLCRs interagieren mit CaMs durch die C-terminalen Helices ihrer zentralen TPR-Domäne und rekrutieren IQDs vermutlich durch deren innere Krümmung. IQD2 interagiert mit CaM und KLCRs durch seinen zentralen Bereich. Vermutlich rekrutiert IQD2 KLCRs an CaM für Ca2+-Signaltransfer am Übergang zwischen Zytoskelett und Zellmembran.