Endocytosis is essential for the pathogenic development of Ustilago maydis. It has been shown that the initiation of pathogenicity relies upon the ability of the cell to recognize pheromone (a1 or a2) released from its mating partner and subsequently to form conjugated hyphae. The actin and microtubule cytoskeleton plays an essential role in all aspects of cell growth. A component of the actin cytoskeleton, the filamentous actin is required for cell-cell fusion, whereas the molecular motors, kinesin and dynein, move along microtubules and provide the long distance transport of many proteins and they are important in cell growth and pathogenicity. In this thesis, we investigated the role of the cytoskeleton in endocytosis and a1 pheromone transport, using a fluorescently labelled derivative of the a1 pheromone. We confirmed that uptake of the a1 pheromone is also receptormediated. In addition, we have shown that pheromone transport towards the cellular vacuole requires the actin and microtubule cytoskeletons. Furthermore, we revealed that the microtubule-dependent motors kinesin-1 and kinesin-3 and dynein were shown to be essential in the delivery of the pheromone to vacuoles. Moreover, a mutation in the early endosomal protein Yup1 gene causes a stop in delivery of the synthetic pheromone to the vacuole. This suggests that it travels with early endosomes. Within the actin cytoskeleton, we analysed the dynamics of actin patches in the presence of the synthetic pheromone and found that the dynamics of the patches increased significantly. Additionally, in the presence of an over-expression of the tail domain of the molecular motor myosin-5, the dynamics of the patches were significantly reduced and their intensity diminished.

Coordinated polarity and differentiation of cells in the plane of a tissue layer are essential to the development of multicellular organisms. Arabidopsis thaliana root hairs and trichomes provide model systems to study the pathways that control planar polarity and cell fate specification in plants. A concentration gradient of the plant hormone auxin provides an instructive cue that coordinates polar assembly of signalling complexes at plasma membranes of root epidermal cells; however, knowledge about additional players and cytoskeletal effectors driving cell polarization prior to hair emergence remains limited. On the other hand, epidermal cell fate specification is controlled by a well-characterized gene network of transcription factors that translate positional signals and cell-to-cell communication into tissue-wide patterning. Yet, new components are continuously found to interact with the patterning pathway, shedding light on its connections with diverse developmental processes. This thesis presents the SABRE (SAB) gene as a novel player in planar polarity establishment and root epidermal patterning. SAB is a large protein with sequence similarity to proteins present in all eukaryotes and affects planar polarity as well as orientation of cell divisions and cortical microtubules. Genetic interaction with the microtubule-associated protein gene CLASP further supports involvement of SAB in microtubule arrangement, suggesting a role for this gene in cytoskeletal organisation. Strikingly, SAB also interacts genetically with ACTIN7 (ACT7), and both ACT7 and its modulator ACTIN INTERACTING PROTEIN 1-2 (AIP1-2) contribute to planar polarity of root hair positioning. Cell-file specific expression of AIP1-2 depends on the epidermal-patterning regulator WEREWOLF (WER), revealing a connection between actin organization, planar polarity and cell fate specification. Consistent with this finding, SAB also functions in patterning of the root epidermis by stabilizing cell fate acquisition upstream of the core patterning pathway. These results unveil new roles for SAB in planar polarity and epidermal patterning and suggest that organization of the microtubule and the actin cytoskeleton are important to both planar polarity establishment and cell fate specification. / Samordning av polaritet och differentiering av celler inom ett vävnadslager är avgörande för utvecklingen av multicellulära organismer. Rothår och bladhår hos Arabidopsis thaliana utgör modellsystem för att studera signalvägar som kontrollerar planpolaritet och specifikation av cellers öde hos växter. En koncentrationsgradient av växthormonet auxin ger en instruktiv signal som koordinerar polär hopsättning av signalkomplex vid plasmamembranet i rotepidermisceller; dock är kunskapen om ytterligare aktörer och hur cytoskelettets aktörer påverkar cellpolaritet innan rothår bildas begränsad. Vad gäller differentieringen av epidermala cellers öde kontrolleras dessa genom ett väl karakteriserat nätverk av transkriptionsfaktorer som överför positionssignaler och cell-till-cell kommunikation till vävnadsomfattande mönsterbildning. Fortfarande hittas dock nya komponenter som interagerar med signalvägarna för mönsterbildning, vilket ger nya insikter om dess förbindelser med diverse utvecklingsprocesser. Denna avhandling presenterar genen SABRE (SAB) som en ny aktör i etableringen av planpolaritet och mönsterbildning av rotepidermis. SAB är ett stort protein som har sekvenslikhet med proteiner som finns i alla eukaryoter och det påverkar planpolaritet, orientering av celldelning och kortikala mikrotubler. Genetisk interaktion med genen för det mikrotubuli-associerade proteinet CLASP stärker ytterligare inblandningen av SAB i organiserandet av mikrotubler och antyder att denna gen har en roll i organiserandet av cytoskelettet. Slående är att SAB även interagerar genetiskt med ACTIN7 (ACT7) och att både ACT7 och dess modulator ACTIN-INTERACTING PROTEIN1-2 (AIP1-2) bidrar till planpolaritet vid positionering av rothår. Cellfils-specifikt uttryck av AIP1-2 beror på den epidermala mönsterbildande genen WEREWOLF (WER), vilket påvisar ett samband mellan organisationen av aktin, planpolaritet och specifikationen av cellers öde. SAB fungerar även i mönsterbildning av rotens epidermis och stabiliserar förvärvet av cellöde uppströms av den centrala signalvägen för mönsterbildning. Dessa resultat visar på nya roller för SAB i planpolaritet och mönsterbildning av epidermis och indikerar att organiseringen av mikrotubler och aktin-cytoskelettet är viktiga både för etablerandet av planpolaritet och för specificeringen av cellers öde.

La progresión meiótica y el desarrollo embrionario temprano están programados, en parte, por la activación tradcuccional de mRNAs maternos como lo son los que codifican para las proteinas de ciclina B1 o mos. Estos mRNAs no son traducidos al mismo tiempo ni en el mismo lugar. Por lo contrario, su traducción está especificamente regulada por elementos de poliadenilación citoplasmática (CPEs) presentes en sus 3'UTRs. Los elementos CPEs reclutan a la proteina de unión a CPE (CPE-binding protein CPEB (Colegrove-Otero et al., 2005; de Moor et al., 2005; Mendez and Richter, 2001; Richter, 2007)). Esta proteina de unión al RNA no sólo determina cuándo y en qué medida un mRNA será activado traduccionalmente por poliadenilación citoplasmática (Mendez et al., 2000a; Mendez et al., 2000b; Mendez et al., 2002) sino que también participa, junto con el represor de la traducción Maskin, en el transporte y la localización de sus mRNAs diana hacia los sitios de localización subcelular donde su traducción ocurrirá (Huang et al., 2003; Huang and Richter, 2004). Durante el desarrollo embrionario de Xenopus, CPEB se encuentra localizada en el polo animal de los oocitos y más tarde, sobre el huso mitótico y centrosomas en el embrión (Groisman et al., 2000). Se ha demostrado que embriones de Xenopus inyectados con agentes que interrumpen la traducción dependiente de poliadenilación citoplasmática, detienen la división celular y presentan estructuras mitóticas anormales (Groisman et al., 2000). En este trabajo que derivó en mi tesis doctoral, hemos demostrado que la activación traduccional localizada en el huso mitótico de mRNAs regulados por CPEB que codifican para proteinas con una conocida función en aspectos estructurales del ciclo celular como la formación del huso mitótico y la segregación cromosómica, es esencial para completar la primera división meiótica y para la correcta segregación cromosómica en oocitos de Xenopus.