Jang, Won Hee;Jeong, Young Joo;Urm, Sang-Hwa;Seog, Dae-Hyun
Journal of Life Science
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v.26
no.8
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pp.963-969
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2016
Kinesin superfamily proteins (KIFs) are microtubule-dependent molecular motor proteins essential for the intracellular transport of organelles and protein complexes in cells. Kinesin 1 is a member of those KIFs that transport various cargoes, including organelles, synaptic vesicles, neurotransmitter receptors, cell signaling molecules, and mRNAs through interaction between its light chain subunit and the cargoes. Kinesin light chains (KLCs) are non-motor subunits that associate with the kinesin heavy chain (KHC) dimer. KLCs interact with many different binding proteins, but their particular 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. We found an interaction between the TPR domain of KLC1 and Wiskott-Aldrich syndrome protein family member 1 (WAVE1), a member of the WASP/WAVE family involved in regulation of actin cytoskeleton. WAVE1 bound to the six TPR domain-containing regions of KLC1 and did not interact with KHCs (KIF5A, KIF5B, and KIF5C) in the yeast two-hybrid assay. The carboxyl (C)-terminal verprolin-cofilin-acidic (VCA) domain of WAVE1 is essential for interaction with KLC1. Also, other WAVE isoforms (WAVE2 and WAVE3) interacted with KLC1 in the yeast two-hybrid assay. When co-expressed in HEK-293T cells, WAVE1 co-localized with KLC1 and co-immunoprecipitated with KLC1 and KIF5B. These results suggest that kinesin 1 motor protein may transport WAVE complexes or WAVE-coated cargoes 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.
Jang, Won Hee;Kim, Sang-Jin;Jeong, Young Joo;Jun, Hee Jae;Moon, Il Soo;Seog, Dae-Hyun
Journal of Life Science
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v.22
no.12
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pp.1608-1613
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2012
A conventional kinesin, KIF5/Kinesin-I, transports various cargoes along the microtubule through interaction between its light chain subunit and the cargoes. Kinesin light chains (KLCs) interact with many different cargoes using their tetratricopeptide repeat (TPR) domain, but the mechanism underlying recognition and binding of a specific cargo has not yet been completely elucidated. We used the yeast two-hybrid assay to identify proteins that interact with the TPR domain of KLC1. We found an interaction between the TPR domain of KLC1 and an amyloid precursor protein (APP)-binding protein PAT1 (protein interacting with APP tail 1). The yeast two-hybrid assay demonstrated that the TPR domain-containing region of KLC1 mediated binding to the C-terminal tail region of PAT1. PAT1 also bound to KLC2 but not to kinesin heavy chains (KIF5A, KIF5B, and KIF5C) in the yeast two-hybrid assay. These protein-protein interactions were also observed in the glutathione S-transferase (GST) pull-down assay and by co-immunoprecipitation. Anti-PAT1 antibody as well as anti-APP anti-body co-immunoprecipitated KLC and KHCs associated with PAT1 from mouse brain extracts. These results suggest that PAT1 could mediate interactions between Kinesin-I and APP containing vesicles.
Kinesin-II, a molecular motor, consists of two different motor subunits, KIF3A and KIF3B, and one large kinesin superfamily-associated protein 3 (KAP3), forming a heterotrimeric complex. KAP3 is associated with the tail domains of motor subunits. However, its exact role remains unclear. Here, we demonstrated KAP3 binding to the carboxyl (C)-terminal tail region of HS-associated protein X-1 (HAX-1). HAX-1 bound to the C-terminal region of KAP3, but not to KIFs (KIF3A, KIF3B, and KIF5B) and the kinesin light chain (KLC) in the yeast two-hybrid assays. The interaction was further confirmed in the glutathione S-transferase (GST) pull-down assay and by co-immunoprecipitation. Anti- HAX-1 antibody as well as anti-KIF3A antibody co-immunoprecipitated KIF3B and KAP3 from mouse brain extracts. These results suggest that KAP3 could mediate the interaction between Kinesin-II and HAX-1.
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.
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.
Myoung Hun Kim;Se Young Pyo;Young Joo Jeong;Sung Woo Park;Mi Kyoung Seo;Won Hee Lee;Sang-Hwa Urm;Mooseong Kim;Jung Goo Lee;Dae-Hyun Seog
Journal of Life Science
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v.33
no.7
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pp.531-537
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2023
Intracellular and axonal transport is mediated by microtubule-dependent motor proteins, such as kinesins and cytoplasmic dynein. Kinesin moves along the microtubule to the positive end of the microtubule, while dynein moves to the negative end of the microtubule. Kinesin-1 was first identified as a kinesin superfamily protein (KIF) that functions in the intracellular transport of various cargoes, including organelles, neurotransmitter receptors, and mRNA-protein complexes, through interactions between the carboxyl (C)-terminal domain and the cargo. It interacts with other cargoes, but the adapter/scaffold proteins that mediate between kinesin-1 and the cargo have yet to be fully identified. In this study, a yeast two-hybrid screen was used to identify adapter proteins that interact with the C-terminal region of KIF5A. We found an association between the C-terminal region of KIF5A and the cyclin-dependent kinase 2-associated protein 1 (CDK2AP1), originally identified in malignant hamster oral keratinocytes. CDK2AP1 bound to the C-terminal region of KIF5A and did not interact with KIF3A (the motor of kinesin-2), KIF5B, KIF5C, and kinesin light chain 1 (KLC1). The C-terminal region of CDK2AP1 is essential for its interaction with KIF5A. When co-expressed in HEK-293T cells, CDK2AP1 and kinesin-1 co-immunoprecipitated and co-localized in the cells. These results suggest that the KIF5A-CDK2AP1 interaction serves as an adapter protein connecting kinesin-1 and the cargo when kinesin-1 transports cargo in cells.
Kinesin-I exists as a tetramer of two heavy chains (KHCs, also called KIF5s), which contain the amino (N)-terminal motor domain and carboxyl (C)-terminal domain, as well as two light chains (KLCs), which bind to the KIF5s (KIF5A, KIF5B and KIF5C) stalk region. To identify the interaction proteins for KIF5A, yeast two-hybrid screening was performed and a specific interaction with the ${\beta}$ subunit of heterotrimeric G proteins ($G{\beta}$) was found. $G{\beta}$ bound to the amino acid residues between 808 and 935 of KIF5A and to other KIF5 members in the yeast two-hybrid assay. The WD40 repeat motif of $G{\beta}$ was essential for interaction with KIF5A. In addition, these proteins showed specific interactions in the glutathione S-transferase (GST) pull-down assay. An antibody to KIF5s specifically co-immunoprecipitated KIF5s associated with heterotrimeric G proteins from mouse brain extracts. These results suggest that kinesin-I motor protein transports heteroterimeric G protein attachment vesicles along microtubules in the cell.
Jeong, Young Joo;Park, Sung Woo;Kim, Sang-Jin;Lee, Won Hee;Kim, Mooseong;Urm, Sang-Hwa;Seog, Dae-Hyun
Journal of Life Science
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v.29
no.3
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pp.369-375
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2019
Microtubules form through the polymerization of ${\alpha}-$ and ${\beta}-tubulin$, and tubulin transport plays an important role in defining the rate of microtubule growth inside cellular appendages, such as the cilia and flagella. Heterotrimeric kinesin 2 is a molecular motor member of the kinesin superfamily (KIF) that moves along the microtubules to transport multiple cargoes. It consists of two motor subunits (KIF3A and KIF3B) and a kinesin-associated protein 3 (KAP3), forming a heterotrimeric complex. Heterotrimeric kinesin 2 interacts with many different binding proteins through the cargo-binding domains of the KIF3s, but these binding proteins have not yet been specified. To identify these proteins for KIF3A, we performed yeast two-hybrid (Y2H) screening and found a specific interaction with ${\beta}2-tubulin$ (Tubb2), a microtubule component. Tubb2 was found to bind to the cargo-binding domain of KIF3A but did not interact with KIF3B, KIF5B, or kinesin light chain 1 in the Y2H assay. The carboxyl-terminal region of Tubb2 is essential for interaction with KIF3A. Other Tubb isoforms, including Tubb1, Tubb3, Tubb4, and Tubb5, also interacted with KIF3A in the Y2H screening. However, ${\alpha}1-tubulin$ (Tuba1) did not interact with KIF3A. In addition, an antibody to KIF3A specifically co-immunoprecipitated the KIF3B and KAP3 associated with Tubb2 from mouse brain extracts. In combination, these results suggest that a heterotrimeric kinesin 2 motor protein is capable of binding to tubulin and may transport it in cells.
Myoung Hun Kim;Se Young Pyo;Young Joo Jeong;Sung Woo Park;Mi Kyoung Seo;Won Hee Lee;Sang-Hwa Urm;Mooseong Kim;Jung Goo Lee;Dae-Hyun Seog
Journal of Life Science
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v.33
no.11
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pp.868-875
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2023
Kinesin-1 is a motor protein identified as the first member of the kinesin superfamily (KIF), which plays a role in intracellular cargo transport by acting as microtubule-dependent motor proteins within cells. Kinesin-1 consists of two heavy chains (KHCs, also known as KIF5s) and two light chains (KLCs). The 93 amino acids in the carboxyl (C)-terminal tail region of KIF5A are not homologous to the C-terminal tail region of KIF5B or the C-terminal tail region of KIF5C. In this study, we used a yeast two-hybrid screen to identify the binding proteins that interacted with the C-terminal region of KIF5A. We found an association between KIF5A and CUE domain containing 2 (CUEDC2), which is proposed to function as an adaptor protein involved in ubiquitination pathways and protein trafficking. CUEDC2 bound to the C-terminal region of KIF5A and did not interact with KIF5B (the motor of kinesin-1), KIF3A (the motor of kinesin-2), or kinesin light chain 1 (KLC1). KIF5A specifically bound to the C-terminal region of CUEDC2. Furthermore, KIF5A did not interact with another isoform: CUEDC1. In addition, glutathione S-transferase (GST) pull-downs showed that KIF5A directly bound GST-CUEDC2 but did not interact with GST-CUEDC1 and GST alone. When myc-KIF5A and EGFP-CUEDC2 were co-expressed in HEK-293T cells, CUEDC2 co-immunoprecipitated with kinesin-1, and myc-KIF5A and FLAG-CUEDC2 colocalized in the cells. These results suggest that in intracellular cargo transport by kinesin-1, CUEDC2 serves as an adaptor protein connecting kinesin-1 and cargo by binding to KIF5A.
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