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Galectin-3: Endozytose und Recycling in polaren Epithelzellen sowie seine Rolle im klarzelligen Nierenzellkarzinom
Polare Epithelzellen stellen die Voraussetzung für ein funktionierendes Organ, wie z.B die Niere, dar. Sie bilden ein Monolayer an der Organaußenseite, das als Barriere gegen die Umwelt fungiert aber auch als Austauschsystem mit der Umwelt dient. Die polarisierte Struktur einer Epithelzelle ist d...
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| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Beteiligte: | |
| Format: | Dissertation |
| Sprache: | Deutsch |
| Veröffentlicht: |
Philipps-Universität Marburg
2014
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| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | PDF-Volltext |
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| Zusammenfassung: | Polare Epithelzellen stellen die Voraussetzung für ein funktionierendes Organ,
wie z.B die Niere, dar. Sie bilden ein Monolayer an der Organaußenseite, das
als Barriere gegen die Umwelt fungiert aber auch als Austauschsystem mit der
Umwelt dient. Die polarisierte Struktur einer Epithelzelle ist durch eine apikale und basolaterale Membrandomäne charakterisiert. Diese Domänen sind durch
tight-junctions voneinander separiert und unterscheiden sich in ihrer Lipid- und
Proteinzusammensetzung. Die Polarität der Zelle wird durch einen gerichteten
Transport von Lipiden und Proteinen aufrechterhalten. Im apikalen
Proteintransport existieren zwei Transportwege, die sich aufgrund der Affinität
der darin transportierten Proteine zu lipid rafts in einen raft abhängigen und
einen raft unabhängigen Transportweg untergliedern lassen. Die Trennung der
Transportwege erfolgt in einem post-Golgi Kompartiment und beruht auf der
Ausbildung hochmolekularer cluster, vermittelt durch den Sortierrezeptor
Galectin-3.
Galectin-3 ist ein Galactose bindendes Lectin und fungiert als apikale
Sortierplattform für raft unabhängige Glykoproteine. Es ist nicht nur intrazellulär präsent, sondern wird auch über einen unkonventionellen Sekretionsweg in den Extrazellulärraum transportiert. Von dort kann es vermutlich erneut in die Zelle aufgenommen werden wobei der Endozytosemechanismus noch ungeklärt ist.
In der vorliegenden Arbeit konnte zunächst mit Hilfe von biochemischen
Analysen ein Rezyklierungsprozess von endozytiertem rekombinantem
Galectin-3 beobachtet werden. Mit Hilfe von TGN-Exit Analysen und
anschließender DRM-Isolation konnte gezeigt werden, dass Galectin-3 60 min
nach TGN-Block im Extrazellulärraum vorliegt und bei Wiederaufnahme in die
Zelle mit lipid rafts assoziiert. Ergebnisse der hochauflösenden Mikroskopie und
die Verwendung eines lipid raft Inhibitors bestätigen eine lipid raft abhängige
Endozytose von Galectin-3. Desweiteren konnten Hinweise darauf gewonnen
werden, dass die Bindung von Galectin-3 an Zuckerreste auf der Zelloberfläche
eine entscheidende Rolle bei der Internalisierung spielt. Zudem konnte gezeigt
werden, dass die Assoziation mit lipid rafts und die Internalisierung des Lectins pH-abhängig erfolgen.
Während seines Rezyklierungsprozesses passiert Galectin-3 mit seinen
gebunden Liganden verschiedene endosomale Kompartimente mit
unterschiedlichen pH-Werten. In der vorliegenden Arbeit konnten erste
Hinweise auf den Einfluss des pH-Wertes während des apikalen Proteintransportes des Neurotrophinrezeptors p75 und des Glykoproteins gp80 gesammelt werden. Zugleich konnten Anzeichen für eine pH-Abhängigkeit der durch Galectin-3 induzierten Bildung hochmolekularer cluster ermittelt werden.
Neben seiner Funktion als apikaler Sortierrezeptor ist Galectin-3 an zahlreichen
weiteren zellulären Prozessen wie der Regulierung des Zellzyklus, der Zell-Zell-
Adhäsion, der Apoptose und Angiogenese beteiligt. Aufgrund dieser Funktionen
spielt es eine wichtige Rolle während der Tumorgenese in Nierenzellen. Unter
Verwendung konfokaler Fluoreszenzmikroskopie von humanem Nierengewebe
und klarzelligem Nierenzellkarzinomgewebe konnte Aufschluss über die
Lokalisation von Galectin-3 sowie verschiedener apikaler und basolateraler
Markerproteine gewonnen werden. Galectin-3 konnte im gesunden Nierengewebe in einzelnen Epithelzellen des distalen Tubulus und Sammelrohres lokalisiert werden. Im Tumorgewebe zeigt es eine diffusere Verteilung und ist vermehrt im Zellkern zu beobachten. Mit Hilfe biochemischer Analysen konnte festgestellt werden, dass die Expression des Lectins bei 75% der untersuchten Patienten im klarzelligem Nierenzellkarzinom im Vergleich zum normalen Gewebe ansteigt. Dieser Expressionsanstieg korreliert während der Tumordifferenzierung mit dem Rückgang der Expression des Zell-Zell-Adhäsionmoleküls CEACAM1. Desweiteren konnten Interaktionspartner des Lectins während der Tumordifferenzierung mittels Galectin-3-Affinitätssäule identifiziert werden. |
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| DOI: | 10.17192/z2014.0165 |