Role of COPI paralogous proteins during pluripotent cells differentiation into neurons

Abstract Coat protein complex I (COPI) vesicles coated with the heptameric complex coatomer mediate retrograde cargo trafficking from Golgi to endoplasmic reticulum as well as intra-Golgi transport. Whether paralogous subunits of coatomer have different functions is currently unclear. In this thesis, we reveal distinct roles of paralogous coatomer subunits γ1-COP and γ2-COP during the neuronal differentiation of mouse pluripotent cells. Following genome editing experiments, our work shows that γ1-COP specifically facilitates neurite extension and underlines a paralogue-specific function of the COPI pathway and offers evidence for the role of COPI coated vesicles in neuronal polarization. Furthermore, to explore the mechanism of γ1-COP specific functions during pluripotent cells differentiation into neurons, the combination proximity-dependent biotinylation with affinity purification and mass spectrometry (AP-MS) was applied to analyze whether the interactome of γ-COPs reveals paralogue-specific cargos or regulators. In the light of label free quantification (LFQ) analysis, various neurogenesis-related proteins were significantly enriched in the γ1-COP interactome indicating that γ1-COP may preferentially traffic such proteins during the process of pluripotent cells neuronal differentiation. Zusammenfassung Mit dem heptameren Komplex-Coatomer beschichtete Coat Protein Complex I (COPI) -Vesikel vermitteln den retrograden Frachthandel von Golgi zum endoplasmatischen Retikulum sowie den Intra-Golgi-Transport. Ob paraloge Untereinheiten des Coatomers unterschiedliche Funktionen haben, ist derzeit unklar. In dieser Arbeit zeigen wir unterschiedliche Rollen der paralogen Coatomer-Untereinheiten γ1-COP und γ2-COP wahrend der neuronalen Differenzierung pluripotenter Mauszellen. Nach Experimenten zur Bearbeitung des Genoms zeigen unsere Arbeiten, dass γ1-COP die Neuritenverlangerung spezifisch erleichtert, eine paralogspezifische Funktion des COPI-Signalwegs unterstreicht und Hinweise auf die Rolle von COPI-beschichteten Vesikeln bei der neuronalen Polarisation liefert. Um den Mechanismus der γ1-COP-spezifischen Funktionen wahrend der Differenzierung pluripotenter Zellen in Neuronen zu untersuchen, wurde die kombinationsnaherungsabhangige Biotinylierung mit Affinitatsreinigung und Massenspektrometrie (AP-MS) angewendet, um zu analysieren, ob das Interaktom von γ-COPs Paralog zeigt. spezifische Ladungen oder Regulierungsbehorden. Im Lichte der Analyse der markierungsfreien Quantifizierung (LFQ) wurden verschiedene Neurogenese-verwandte Proteine im γ1-COP-Interaktom signifikant angereichert, was darauf hinweist, dass γ1-COP solche Proteine wahrend des Prozesses der neuronalen Differenzierung pluripotenter Zellen bevorzugt transportieren kann.