„Genetische und biochemische Analysen zur Regulation von N-Cadherin durch den Arf-GEF Schizo und zur Arp2/3-Komplex vermittelten F-Aktin Bildung während der Myoblastenfusion von Drosophila melanogaster“

In der Entwicklung multizellulärer Organismen ist die Zell-Zell Fusion ein seltener, doch elementarer Prozess. Ein gut untersuchtes Beispiel hierfür ist die Fusion von Founderzellen (FCs) mit fusionskompetenten Myoblasten (FCMs) bei der Bildung der somatischen Muskulatur von Drosophila melanogaster....

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Main Author: Groth, Verena
Contributors: Önel, Susanne-Filiz (Prof. Dr.) (Thesis advisor)
Format: Dissertation
Language:German
Published: Philipps-Universität Marburg 2011
Biologie
Subjects:
Online Access:PDF Full Text
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Description
Summary:In der Entwicklung multizellulärer Organismen ist die Zell-Zell Fusion ein seltener, doch elementarer Prozess. Ein gut untersuchtes Beispiel hierfür ist die Fusion von Founderzellen (FCs) mit fusionskompetenten Myoblasten (FCMs) bei der Bildung der somatischen Muskulatur von Drosophila melanogaster. Zu Beginn dieses Prozesses müssen sich die Myoblasten spezifisch erkennen und aneinander adhärieren. Anschließend werden intrazelluläre Signalketten aktiviert, welche in die Membranverschmelzung und Reorganisation des Zytoplasmas resultieren. All diese Schritte beinhalten Aktin-basierte Prozesse. Mutanten für das Gen schizo (auch loner genannt) weisen nur unfusionierte Myoblasten auf, was auf eine essentielle Funktion dieses Gens für den Fusionsprozess hindeutet (Chen et al., 2003). Schizo ist ein Guanin-Nukleotidaustauschfaktor (GEF) für Arf-GTPasen, die am sekretorischen und endozytotischen Vesikeltransport, der Membranorganisation und der Umstrukturierung des Aktin-Zytoskeletts beteiligt sind. Die vorliegende Arbeit gliedert sich in zwei Teile. Im ersten Teil dieser Arbeit wurden Analysen zu den Schizo Interaktionspartnern N-Cadherin und CG12006 durchgeführt. Der zweite Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit der Reorganisation des Aktin-Zytoskeletts während der Myoblastenfusion. Interessanterweise wurde in einem Hefe Zwei-Hybrid Screen die Interaktion von Schizo mit dem Adhäsionsmolekül N-Cadherin (CadN) festgestellt (Diplomarbeit V. Groth, 2008). Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der Charakterisierung dieser Interaktion. Der Nachweis von CadN zeigt die Lokalisation in der Zellmembran der FCs und FCMs in frühen fusionsrelevanten Stadien, was eine Beteiligung an der Adhäsion der Myoblasten möglich macht. Erstaunlicherweise resultiert der Verlust von CadN jedoch nicht in Muskeldefekten. Interessanterweise zeigen Studien in Vertebraten Zellkultur, dass Zelladhäsionsmoleküle von der Fusionsstelle entfernt werden müssen und dass die Zellfusion in proteinfreien Regionen der Membran stattfindet. In dieser Arbeit durchgeführte genetische Interaktionsstudien deuten darauf hin, dass Schizo als negativer Regulator die Internalisierung von CadN initiiert. Ein weiteres Indiz hierfür liefern Beobachtungen in live-imaging Zellkulturstudien, in denen eine Kolokalisation von CadNTMintra-eGFP und Schizo-fl-mCherry in kleinen vesikulären Strukturen beobachtet werden kann. In diesem Zusammenhang werden verschiedene Endozytosemechanismen beleuchtet. Basierend auf den Ergebnissen dieser Arbeit wird postuliert, dass CadN vor der eigentlichen Fusion von der Zellmembran entfernt werden muss und dass dies durch Schizo-vermittelte Endozytose reguliert wird. Ein weiterer putativer Schizo Interaktionspartner ist die α2-Mannosyltransferase CG12006. Mannosyltransferasen sind in die Biosynthese von Glykosylphosphatidylinositol (GPI) Ankern involviert, über die Proteine ohne Transmembran-Domäne an der Zelloberfläche verankert werden können. In situ Hybridisierungen in dieser Arbeit zeigen die Mesoderm-spezifische Expression von CG12006. Interessanterweise resultiert der RNAi-induzierte Genverlust von CG12006 zudem in leichten Fusionsdefekten, was auf eine Relevanz der GPI-Anker Biosynthese für die Myoblastenfusion hinweist. Im Zusammenhang mit der Reorganisation des Aktin-Zytoskeletts während des Fusionsprozesses wurden verschiedene Aktinregulatoren im Bezug auf die Myoblastenfusion analysiert. Interessanterweise wurde in Analogie zum Vertebratensystem in dieser Arbeit eine genetische Interaktion zwischen Chickadee/Profilin und Wip während der Myoblastenfusion festgestellt. Die Doppelmutante wurde auf zellulärer und ultrastruktureller Ebene charakterisiert. Des Weiteren scheinen der kernbildungsfördernde Faktor Cortactin und Wip genetisch zu interagieren. Die in dieser Arbeit untersuchten Aktinregulatoren Chic und Cortactin scheinen sich somit in den komplexen Aktin-Regulationsmechanismus während der Myoblastenfusion einzufügen.
DOI:https://doi.org/10.17192/z2012.0587