In neurons, kinesin is the molecular motor that transport cargos along microtubules. KIF5s (alias kinesin-I), are heterotetrameric motor conveying cargos, but the mechanism as to how they recognize and bind to a specific cargos has not yet been completely elucidated. To identify the interaction proteins for KIF5C, yeast two-hybrid screening was performed, and specific interaction with the $\underline{S}$am68-$\underline{l}$ike $\underline{m}$ammalian protein $\underline{2}$ (SLM-2), a member of the $\underline{s}$ignal $\underline{t}$ransducers and $\underline{a}$ctivators of $\underline{R}$NA (STAR) family of RNA processing proteins, was found. SLM-2 bound to the carboxyl (C)-terminal region of KIF5C and to other KIF5 members. The C-terminal domain of Sam68, SLM-1, SLM-2 was essential for interaction with KIF5C in the yeast two-hybrid assay. In addition, glutathione S-transferase (GST) pull-downs showed that SAM68, SLM-1, and SLM-2 specifically interacted to Kinesin-I complex. An antibody to SAM68 specifically co-immunoprecipitated SAM68 associated with KIF5s and coprecipitated with a specific set of mRNA. These results suggest that Kinesin-I motor protein transports RNA-associated protein complex in cells.
Kinesin-1 is microtubule-dependent plus-end direct molecular motor protein essential for intracellular transport. It is a member of the kinesin superfamily proteins (KIFs) which transport cargo, including organelles, vesicles, neurotransmitter receptors, cell-signaling molecules, and protein complexes through interaction between its light chain subunit and the cargo. Kinesin light chain 1 (KLC1) is a non-motor subunit that associates with the kinesin heavy chain (KHC). Although KLC1 interacts with many different adaptor proteins and scaffolding proteins, its binding proteins have not yet been fully identified. We used the yeast two-hybrid assay to identify proteins that interact with the tetratricopeptide repeat (TPR) domain of KLC1, and found an interaction between KLC1 and EH domain-binding protein 1 like 1 (EHBP1L1). EHBP1L1 bound to the region containing all six TPR repeats of KLC1 and did not interact with KIF5B (a motor protein of kinesin 1) or KIF3A (a motor protein of kinesin 2) in the yeast two-hybrid assay. The carboxyl-terminus of the coiled-coil domain of EHBP1L1 is essential for interaction with KLC1. However, another EHBP1L1 isoform, EHBP1, did not interact with KLC1 in the yeast two-hybrid assay. KLC1 interacted with GST-EHBP1L1 and its coiled-coil domain but not with GST only. When co-expressed in HEK-293T cells, EHBP1L1 co-localized with KLC1 and co-immunoprecipitated with KLC1 and KIF5B but not KIF3A. These results suggest that kinesin 1 motor protein may transport EHBP1L1-associated cargo in cells.
Myoung Hun Kim;Young Joo Jeong;Sang-Hwa Urm;Dae-Hyun Seog
BMB Reports
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v.57
no.10
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pp.447-452
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2024
The heterotrimeric molecular motor kinesin-2 is involved in the microtubule-dependent transport of intracellular cargo. It consists of two distinct motor subunits (KIF3A, and KIF3B) and a non-motor subunit, kinesin-associated protein 3 (KAP3). The cargo-binding domain (CBD) at the carboxyl (C)-terminus of KIF3s plays an important role in the interaction with several different binding proteins. To identify the binding proteins for heterotrimeric kinesin-2, we performed a yeast two-hybrid screen and found a new interaction with Disables-1 (Dab1), the intracellular adaptor protein of reelin receptors. Dab1 bound to the CBD of KIF3A, but did not interact with the C-terminal domain of KIF3B, KIF5B, KIF17 or KAP3. The phosphotyrosine binding (PTB) domain-containing region of Dab1 is essential for the interaction with KIF3A. KIF3A interacted with GST-Dab1, and GST-CaMKIIα , but did not interact with GST-apolipoprotein E receptor 2 (ApoER2)-C or with GST alone. When co-expressed in HEK-293T cells, Dab1 co-precipitated with KIF3A, but not with KIF5B. Dab1 and KIF3A were co-localized in cultured cells. We also identified deduced cell surface expression of ApoER2 in KIF3A dominant-negative cells. These results suggest that the KIF3A plays a role in the intracellular trafficking of ApoER2 to the cell surface.
Kinesin is an ATP-driven microtubule motor protein that plays important roles in control of microtubule dynamics, intracellular transport, cell division and signal transduction. The kinesin superfamily is composed of numerous members that are classified into 14 subfamilies. Animal kinesins have been well characterized. In contrast, plant kinesins have not yet to be characterized adequately. Here, a novel plant-specific kinesin gene, GhKCH2, has been cloned from cotton (Gossypium hirsutum) fibers and biochemically identified by prokaryotic expression, affinity purification, ATPase activity assay and microtubule-binding analysis. The putative motor domain of GhKCH2, $M_{396-734}$ corresponding to amino acids Q396-N734 was fused with 6$\times$His-tag, soluble-expressed in E. coli and affinity-purified in a large amount. The biochemical analysis demonstrated that the basal ATPase activity of $M_{396-734}$ is not activated by $Ca^{2+}$, but stimulated 30-fold max by microtubules. The enzymatic activation is microtubule-concentration-dependent, and the concentration of microtubules that corresponds to half-maximum activation was about 11 ${\mu}M$, much higher than that of other kinesins reported. The cosedimentation assay indicated that $M_{396-734}$ could bind to microtubules in vitro whenever the nucleotide AMP-PNP is present or absent. As a plant-specific microtubule-dependent kinesin with a lower microtubule-affinity and a nucleotide-independent microtubule-binding ability, cotton GhKCH2 might be involved in the function of microtubules during the deposition of cellulose microfibrils in fibers or the formation of cell wall.
Jang, Won Hee;Jeong, Young Joo;Lee, Won Hee;Kim, Mooseong;Kim, Sang-Jin;Urm, Sang-Hwa;Moon, Il Soo;Seog, Dae-Hyun
Journal of Life Science
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v.26
no.6
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pp.698-704
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2016
The intracellular transport of organelles and protein complexes is mediated by kinesin superfamily proteins (KIFs). The first kinesin, kinesin 1, was identified as a molecular motor protein that moves various organelles and protein complexes along the microtubule rails in cells. Kinesin 1 is a tetramer of two heavy chains (KHCs, also called KIF5s) and two kinesin light chains (KLCs). KIF5s interact with many different proteins through their tail region, but their binding proteins have not yet been fully identified. To identify the interaction proteins for KIF5A, we performed yeast two-hybrid screening and found a specific interaction with ferritin heavy chain (Frt-h), which has a role in iron storage and detoxification. Frt-h bound to the amino acid residues between 800 and 940 of KIF5A and to other KIF5s in the yeast two-hybrid assay. The coiled-coil domain of Frt-h is essential for interaction with KIF5A. In addition, ferritin light chain (Frt-l) interacted with KIF5s in the yeast two-hybrid assay. In addition, these proteins showed specific interactions in the glutathione S-transferase (GST) pull-down assay. An antibody to KHC specifically co-immunoprecipitated Frt-h and Frt-l from mouse brain extracts. These results suggest the kinesin 1 motor protein may transport the ferritin complex in cells.
Jang, Won Hee;Jeong, Young Joo;Lee, Won Hee;Kim, Mooseong;Kim, Sang-Jin;Urm, Sang-Hwa;Seog, Dae-Hyun
Journal of Life Science
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v.27
no.6
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pp.673-679
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2017
Microtubules are long rods in the cytoplasm of cells that plays a role in cell motility and intracellular transport. Microtubule-based transport by motor proteins is essential in intracellular transport. Kinesin 1 is a molecular motor protein that mediates the intracellular transport of various membranous vesicles, mRNAs, and proteins along microtubules. It is comprised of two heavy chains (KHCs, also called KIF5s) and two light chains (KLCs). KIF5s bear a motor domain in their amino (N)-terminal regions and interact with various cargoes through the cargo-binding domain in their carboxyl (C)-terminal regions. To identify proteins interacting with KIF5B, yeast two-hybrid screening was performed, and a specific interaction with the cytoplasmic linker protein 170 (CLIP-170), a plus end microtubule-binding protein, was found. The coiled-coil domain of CLIP-170 is essential for interactions with KIF5B in the yeast two-hybrid assay. CLIP-170 bound to the cargo-binding domain of KIF5B. Also, other KIF5s, KIF5A and KIF5C, interacted with CLIP-170 in the yeast two-hybrid assay. In addition, glutathione S-transferase (GST) pull-downs showed that KIF5s specifically interacted with CLIP-170. An antibody to KIF5B specifically co-immunoprecipitated CLIP-170 associated with KIF5B from mouse brain extracts. These results suggest that kinesin 1 motor protein may transport CLIP-170 in cells.
Myoung Hun Kim;Se Young Pyo;Eun Joo Chung;Mi-Ri Kang;Young Joo Jeong;Sung Woo Park;Mi Kyoung Seo;Won Hee Lee;Sang-Hwa Urm;Mooseong Kim;Dae-Hyun Seog
Journal of Life Science
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v.34
no.10
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pp.723-729
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2024
Kinesin superfamily protein 5A (KIF5A) is the motor protein of kinesin-1 and forms a heterotetrameric complex by binding to KIF5B or KIF5C and kinesin light chains (KLCs), a non-motor protein. Amyotrophic lateral sclerosis (ALS)-associated KIF5A single nucleotide variants are clustered in the near exon 27 and are predicted to have a change in the carboxy (C)-terminal region of KIF5A. In patients with ALS, mitochondria membrane protein prohibitin 1 (Phb1) and Phb2 were found downregulated in the spinal cord. In this study, we confirmed that Phb2 binds to KIF5A. Phb2 bounds to the C-terminal region of KIF5A, which is the KIF5A-specific terminus, and KIF5A bounds to the C-terminal region of Phb2 but not to Phb1 in a two-hybrid assay. In human embryonic kidney-293T cells co-expressing EGFP-Phb2 and myc-KIF5A plasmids, Phb2 was co-immunoprecipitated with the motor proteins of kinesin-1, KIF5A and KIF5B, and the non-motor protein KLC1. In addition, both EGFP-Phb2 and myc-KIF5A were expressed at the same location in the cell. These results suggest that the binding of KIF5A to phb2 plays a role in mediating the association of kinesin-1 with mitochondria.
A conventional kinesin, KIF5/kinesin-I, is composed of two kinesin heavy chains (KHCs) and two kinesin light chains (KLCs) and binds directly to microtubules. KIF5 motor mediates the transport of various membranous organelles, but the mechanism how they recognize and bind to a specific cargo has not yet been completely elucidated. Here, we used the yeast two-hybrid system to identify the neuronal protein(s) that interacts with the tetratricopeptide repeats (TRP) of KLCI and found a specific interaction with JNK/stress-activated protein kinase-associated protein 1 (JSAP1/JIPP3). The yeast two-hybrid assay demonstrated that the TRP 1,2 domain-containing region of KLCI mediated binding to the leucine zipper domain of JSAP1. JSAP1 also bound to the TRP region of lac2 but not to neuronal KIF5A, KIF5C and ubiquitous KIF5B in the yeast two-hybrid assay. In addition, these proteins showed specific interactions in the GST pull-down assay and by co-immunoprecipitation. KLCI and KIF5B interacted with GST-ISAP1 fusion proteins, but not with GST alone. An antibody to JSAPI specifically co-immunoprecipitated KIF5s associated with JSAP1 from mouse brain extracts. These results suggest that JSAP1, as KLC1 receptor, is involved in the KIF5 mediated transport.
Kinesin Superfamily Protein 1A (KIF1A) is an anterograde monomeric motor transporting a subset of synaptic vesicle precursors and plays an important role in neuronal function and survival. Here, f have used the yeast two-hybrid system to identify the proteins that interacts with the tail region of KIF1A. Calmodulin was found to interact specifically with the tail region of KIF1A. Calmodulin regulates many diverse cellular functions by modulating the activity of the proteins that interact with it. KIF1A interacts with calmodulin in the yeast two-hybrid assay, which is proved by immunoprecipitation with calmodulin in brain fraction. These results indicate that KIF1A is associated with calmodulin, suggesting that calmodulin may be a key role in the regulation of anterograde transport of synaptic 1 vesicle precursors.
KIF21A is a member of the Kinesin superfamily proteins (KIFs), which are microtubule-dependent molecular motors, anterograde axonal transporters of cargoes. Recently, congenital fibrosis of the extraocular muscles 1 (CFEOM1) has been shown to result from a small number of recurrent heterozygous missense mutations of KIF21A. CFEOM1 results from the inability of mutated KIF21A to successfully deliver cargoes to the development of the occulo-motor neuron or neuromuscular junction. Here, we used an yeast two-hybrid system to identify a protein that interacts with the WD-40 repeat domain of KIF21A and found a specific interaction with Purkinje cell protein-2 (Pcp-2), a small protein also known as L7. Pcp-2 protein bound to the WD-40 domain of KIF21A and KIF21B but not to other KIFs in yeast two-hybrid assays. In addition, this specific interaction was also observed in the glutathione S-transferase pull-down assay. An antibody to Pcp-2 specifically co-immunoprecipitated KIF21A associated with Pcp-2 from mouse brain extracts. These results suggest that Pcp-2 may be involved in the KIF21A-mediated transport as a KIF21A adaptor protein.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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