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Untersuchungen zu der Entstehung und der Bedeutung löslicher Fragmente der neuralen Zelladhäsionsmoleküle NCAM und L1 im Zentralen Nervensystem der Maus
Zahlreiche Transmembranproteine existieren auch als lösliche Fragmente, die durch regulierte Prozessierung der extrazellulären Domäne dieser Moleküle entstehen. Auch für die Zelladhäsionsmoleküle NCAM und L1, die in zahlreiche essentielle Funktionen des sich entwickelnden sowie adulten Nervensyst...
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| Main Author: | |
|---|---|
| Contributors: | |
| Format: | Doctoral Thesis |
| Language: | German |
| Published: |
Philipps-Universität Marburg
2005
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| Subjects: | |
| Online Access: | PDF Full Text |
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| Summary: | Zahlreiche Transmembranproteine existieren auch als lösliche Fragmente, die
durch regulierte Prozessierung der extrazellulären Domäne dieser Moleküle
entstehen. Auch für die Zelladhäsionsmoleküle NCAM und L1, die in zahlreiche
essentielle Funktionen des sich entwickelnden sowie adulten Nervensystems
involviert sind, wurde das Vorkommen löslicher Fragmente bestätigt.
Die Entstehung löslicher Fragmente des Zelladhäsionsmoleküls NCAM mit einem
Molekulargewicht von 110 kDa - 190 kDa konnte bisher nur partiell aufgeklärt
werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Hypothese bestätigt, dass lösliche
Fragmente des Moleküls NCAM durch regulierte Prozessierung der
extrazellulären Domäne entstehen. Die Metalloprotease ADAM17 / TACE ist in
der Lage, die membranständigen Isoformen NCAM140 und NCAM180 in der
Nähe des Membranankers zu spalten und in Abhängigkeit des
Glykosylierungsmusters des Proteins, Fragmente mit einem Molekulargewicht von
110 kDa und größer von der Membran zu lösen. Die Spaltung der extrazellulären
Domäne des GPI-verankerten NCAM120 basiert dagegen auf einem anderen
Mechanismus. Der Metalloproteaseinhibitor GM 6001 zeigt einen inhibitorischen
Effekt auf die Freisetzung von löslichen NCAM-Fragmenten. Der darüber hinaus
negative Effekt des Metalloproteaseinhibitors auf das NCAM-abhängige
Neuritenwachstum, weist auf eine bedeutende funktionelle Rolle der regulierten
Prozessierung des Proteins NCAM hin, die unter anderem durch Modulationen
des Aktinzytoskeletts reguliert wird. Auch der Calmodulininhibitor CGS 9343 B,
der die Freisetzung löslicher NCAM-Fragmente stimuliert, zeigt einen
inhibitorischen Effekt auf den Prozess des NCAM-vermittelten
Neuritenwachstums. Ob der durch Calmodulin vermittelte Einfluss auf das NCAMabhängige
Neuritenwachstum auf einer direkten Interaktion mit seinem
Bindungspartner NCAM basiert, bleibt zu klären.
Zusätzlich zu der membrangebundenen 200 kDa Form des L1-Moleküls können
auch lösliche L1-Fragmente nachgewiesen werden, die durch regulierte
Prozessierung der extrazellulären Domäne des Moleküls entstehen. Im Rahmen
dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass an der Spaltung des Moleküls L1 in der
dritten Fibronektindomäne und der Freisetzung des löslichen Fragmentes L1-140
die Prohormonkonvertase PC5A beteiligt ist. Eine Beteiligung der
Prohormonkonvertasen Furin, PC1, PC2, PACE4 und PC7 an der Prozessierung
von L1 kann ausgeschlossen werden. Das Fragment L1-140 ist im Hippocampus,
jedoch nicht im Kleinhirn nachweisbar, was basierend auf dem Expressionsmuster
der Konvertase PC5A die Verantwortlichkeit der Protease für die Prozessierung
von L1 bestätigt. Das Fragment L1-140 verbleibt nach seiner Entstehung durch
die Ausbildung eines Heterodimers mit einem membranständigen L1-200
membranassoziiert und wird erst durch die Spaltung seines Interaktionspartners
von der Membran gelöst. Dies führt zu einer Dissoziation des Komplexes und zu
der Freisetzung der löslichen Fragmente L1-180 und L1-140. Für die Spaltung
der extrazellulären Domäne des Moleküls L1 in der Nähe des Membranankers,
die durch den Kalziumsensor Calmodulin negativ beeinflusst wird, ist eine
Metalloprotease verantwortlich. Der Einfluss des Metalloproteaseinhibitors
GM 6001 auf das L1-vermittelte Neuritenwachstum weist auf eine bedeutende
Rolle des Ectodomain Sheddings des Moleküls für das L1-vermittelte
Neuritenwachstum hin. Im Rahmen dieser Studie wurden darüber hinaus weitere
lösliche Fragmente des Moleküls L1 nachgewiesen, die auf zusätzliche
Schnittstellen in der extrazellulären Domäne von L1 hinweisen. Die
Metalloprotease MMP9 scheint an der Prozessierung und Freisetzung dieser
Fragmente beteiligt zu sein. Zahlreiche Transmembranproteine werden zusätzlich
zu einer Proteolyse der extrazellulären Domäne in ihrer Transmembrandomäne
gespalten. Die Voraussetzung für diesen Prozess ist die Abspaltung der
extrazellulären Domäne eines Moleküls durch regulierte Prozessierung eines
Proteins in der Nähe des Membranankers. Im Rahmen dieser Arbeit wurde
gezeigt, dass ein lösliches L1-Fragment von 15 kDa durch eine Spaltung in der
Transmembrandomäne von der Plasmamembran gelöst und in den Zellkern
transportiert wird. Die Funktion des zytoplasmatischen L1-Fragmentes im Zellkern
und eine mögliche Beteiligung an der Regulation der Transkription von Genen
sind Fragen, die zu klären bleiben. |
|---|---|
| DOI: | 10.17192/z2005.0203 |