Identifizierung und Charakterisierung von Fibroblasten-Wachstumsfaktoren und -Rezeptoren bei Hydra

Bei FGFs handelt es sich um kleine, meist extrazellulär agierende, Signalmoleküle. Sie sind sowohl bei Vertebraten, als auch bei Invertebraten vorhanden. Vertebraten besitzen abhängig von der Spezies zwischen 19 (Gallus gallus) und 27 (Danio rerio) verschiedene FGFs. Innerhalb der Invertebraten ist...

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Main Author: Lange, Ellen
Contributors: Hassel, Monika (Prof. Dr.) (Thesis advisor)
Format: Dissertation
Language:German
Published: Philipps-Universität Marburg 2016
Biologie
Subjects:
FGF
fgf
Online Access:PDF Full Text
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Description
Summary:Bei FGFs handelt es sich um kleine, meist extrazellulär agierende, Signalmoleküle. Sie sind sowohl bei Vertebraten, als auch bei Invertebraten vorhanden. Vertebraten besitzen abhängig von der Spezies zwischen 19 (Gallus gallus) und 27 (Danio rerio) verschiedene FGFs. Innerhalb der Invertebraten ist die Anzahl an FGFs weitaus geringer. Die Größe der FGFs liegt bei Vertebraten zwischen 17 kDa und 34 kDa und bei Invertebraten zwischen 21 kDa und 86 kDa. Aufgrund starker struktureller Ähnlichkeiten innerhalb der für FGF typischen Core-Region, auch über die Spezies hinweg, lassen sich die FGFs der Vertebraten, z.T. auch die der Invertebraten, in 7 Unterfamilien einteilen. Funktionell sind FGFs an verschiedenen entwicklungsbiologischen Prozessen, wie z.B. am Auswachsen von Gliedmaßenknospen, an der Etablierung von Grenzen und der Tubulogenese beteiligt. Dabei vermitteln FGFs konzentrationsabhängig über die Bindung an FGF-Rezeptoren u.a. Zellmigration, Zelldifferenzierung und Zelladhäsion. FGF-Rezeptoren sind membranständige Rezeptoren, die zur Superfamilie der Rezeptor-Tyrosinkinasen gehören. Vertebraten besitzen vier kanonische und einen nicht-kanonischen FGF-Rezeptor. Invertebraten haben ein bis zwei kanonische und einen nicht-kanonischen FGF-Rezeptor. Dem nicht-kanonischen FGF-Rezeptor, FGFRLike1, fehlt intrazellulär die Tyrosinkinase-Domäne. Er wird daher als ein möglicher Negativ-Regulator des FGF/FGFR-Signalweges angesehen. Zur Evolution der FGFs gibt es verschiedene Hypothesen. Zum einen wird diskutiert, ob aus wenigen FGFs im Laufe der Evolution viele entstanden sind oder umgekehrt. Im Falle der FGF-Rezeptoren wird von einem ursprünglichen Rezeptor ausgegangen, aus dem durch linienspezifische Duplikationen die ein bzw. zwei FGF-Rezeptoren der Invertebraten entstanden sind. Die vier FGF-Rezeptoren der Wirbeltiere entstanden während einer zweiten Phase der Vertebraten-Genexpansion. Für Hydra ist in Bezug auf den FGF/FGFR-Signalweg nur wenig bekannt. Frühere Arbeiten zeigen, dass Hydra vulgaris Zürich einen FGF-Rezeptor, FGFRa, und ein mögliches FGF, HvFGF1/2, besitzt. FGFRa ist essentiell für die Ablösung der Knospe. Im Rahmen dieser Arbeit wurde nach weiteren putativen FGFs und FGF-Rezeptoren gesucht. Diese wurden anschließend in Bezug auf Struktur, Transkription und z.T. Proteinlokalisation hin untersucht, um so Aussagen über mögliche Eigenschaften und Funktionen, sowie über die Evolution von FGFs und FGFRs treffen zu können. Die phylogenetische Einordung der FGFs von Hydra unterstützt die Hypothese, dass es ursprünglich wenige FGFs gab. Die Daten deuten an, dass der gemeinsame Vorfahr von Hydra und den Bilateria 3 FGFs besaß. Sowohl die Transkriptionsmuster der 4 FGFs aus Hydra vulgaris AEP, als auch die Proteinlokalisation von FGF-f deuten an, dass auch der FGF/FGFR Signalweg in Hydra vielfältige Funktionen erfüllt. Zwei weitere FGF-Rezeptoren, FGFRb und HvFGFRL1, konnten ebenfalls identifiziert werden. FGFRb, ein zweiter kanonischer FGFR, könnte eventuell redundant zu FGFRa agieren. Bei HvFGFRL1 könnte es sich um einen Negativ-Regulator des FGF/FGFR-Signalweges handeln, der Einfluss auf die Zellwanderungsgeschwindigkeit ins Hypostom und auf die Lokalisation der Tentakel nimmt. Die Ergebnisse meiner Arbeit machen deutlich, dass der FGF/FGFR Signalweg, was die Zahl an Liganden und Rezeptoren, aber auch die möglichen Funktionen, angeht, schon im Vorläufer von Hydra und Bilateria sehr komplex gewesen sein muss.
Physical Description:208 pages.
DOI:https://doi.org/10.17192/z2016.0678