Die Rolle von Blow und Drp1 bei der Auflösung des Präfusionskomplexes am Zell-Zell Kontakt während der Myoblastenfusion von Drosophila

In Drosophila fusionieren während der embryonalen Myogenese Founderzellen (FC) und fusionskompetente Myoblasten (FCM) um die Körperwandmuskulatur zu bilden (Onel und Renkawitz-Pohl 2009). Dabei kommt es nach den ersten Fusionen zur Ansammlung von elektronendichten Vesikeln an der Kontaktstelle, welc...

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Main Author: Papendieken, Michaela
Contributors: Önel, Susanne-Filiz (Dr.) (Thesis advisor)
Format: Dissertation
Language:German
Published: Philipps-Universität Marburg 2019
Biologie
Subjects:
Online Access:PDF Full Text
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Description
Summary:In Drosophila fusionieren während der embryonalen Myogenese Founderzellen (FC) und fusionskompetente Myoblasten (FCM) um die Körperwandmuskulatur zu bilden (Onel und Renkawitz-Pohl 2009). Dabei kommt es nach den ersten Fusionen zur Ansammlung von elektronendichten Vesikeln an der Kontaktstelle, welche den Präfusionskomplex bilden. Nach Erkennung und Adhäsion der FC mit der FCM erfolgt die Etablierung eines multimeren Signalkomplexes, welcher als fusion-restricted myogenic adhesive structure (FuRMAS) bezeichnet wird. Eine kennzeichnende Eigenschaft dieser ist eine, auf Seiten der FCM, drastische Reorganisation von F-Aktin am Zellkontakt (Kesper et al. 2007; Onel und Renkawitz-Pohl 2009). Das FCM-spezifische Protein Blown fuse (Blow) ist für die Myoblastenfusion essentiell und an der Reorganisation von F-Aktin am Zellkontakt beteiligt (Jin et al. 2011; Schroter et al. 2004). Ultrastrukturelle Analysen zeigen, dass blow-Mutanten während der Etablierung des Präfusionskomplexes stoppen wohingegen Mutanten für die F-Aktin Reorganisation Wasp und Wip erst während der Vesikularisierung der Membranen stoppen (Berger et al. 2008; Doberstein et al. 1997; Massarwa et al. 2007). Dies wirft die Frage auf, ob Blow die F-Aktin Bildung und die Freisetzung der elektronendichten Vesikel koordiniert. Über einen globalen Hefe-2-Hybrid Screen wurden zwei neue potentielle Interaktionspartner Shark und Drp1 identifiziert. In dieser Studie wurde die Funktion von Shark und Drp1 während der Myoblastenfusion adressiert. Die Interaktion zwischen Shark und Blow konnte mit Hilfe von Hefe-2-Hybrid Interaktionstest nicht auf eine definierte Region des Proteins beschränkt werden. Defekte im Embryo bei der Expression von shark-Deletionen, denen entweder die Ank-Repeats oder beide SH-Domänen fehlen weisen darauf hin, dass Shark an der Fusion beteiligt ist. Eine Expression von UAS-shark Δ kin-mcherry in der adulten Flugmuskulatur führt zu einer deutlich reduzierten durchschnittlichen Flugfähigkeit. Dies ist ein weiterer Hinweis auf eine Beteiligung von Shark an der Myoblastenfusion. Basierend auf Daten zu Syk dem Vertebraten Homolog von Shark, während der B cell receptor (BCR) Aktivierung, wurde untersucht, ob eine direkte oder genetische Interaktion zwischen dem IgSF Sns und Shark besteht (Kroczek et al. 2010). Eine direkte Interaktion konnte nicht gezeigt werden, allerdings scheint eine genetische Interaktion zu bestehen. Dies legt nahe, dass Shark ähnlich wie dies für die BCR Aktivierung gezeigt werden konnte, wirken könnte. 1 Einleitung 4 Die GTPase-Domäne von Drp1 ist essentiell für die Vermittlung der Interaktion zwischen Drp1 und Blow im Hefe-2-Hybrid System. Ein Dosisexperiment an drp11, blow2-Doppelmutanen weist auf eine genetische Interaktion zwischen Drp1 und Blow hin. Auch führt die Expression von UAS-drp1 Δ GED-mcherry im Gegensatz zur Expression von UAS-drp1 Δ GTPase-mcherry im Embryo sowie während der Entwicklung der adulten Flugmuskulatur zu stärkeren Defekten. In vorliegenden Arbeit konnte außerdem gezeigt werden, dass eine Inhibition von Drp1 in primären Mausmyoblasten mittels Mdivi-1 Inkubation Dosis-abhängig zu einer drastischen Reduktion in der Fusionseffizienz führt. Dies liefert weitere Hinweise auf eine mögliche Beteiligung von Drp1während der Fusion. Drp1 ist ein Hauptregulator der mitochondriellen Teilung (Verstreken et al. 2005). Eine Lokalisationsstudie der Mitochondrien Verteilung in sns20-15-, duf, rst-, sing22-, rols117- und ketteJ4-48-Mutanten konnte zeigen, dass die Lokalisation dieser dynamisch während der Fusion verläuft. Mitochondrien lokalisieren während der Migration und einer frühen Anheftung der Myoblasten eher in der Spitze der Zelle und der Anheftungsstelle, während einer festen Adhäsion allerdings eher abseits von Zell-Zell Kontakt. Der Verlust von marf, einem Gen, welches am Transport von Mitochondrien beteiligt ist führt zu einem deutlichen Fusionsdefekt. Dies deutet darauf hin, dass der Transport von Mitochondrien für die Fusion wichtig zu sein scheint. Eine Expression von UAS-shibire-GED Δ PRR-mcherry weist darauf hin, dass möglicherweise die GTP Hydrolyse eine Rolle während der embryonalen Myogenese spielt. Rab4 und Rab11 spielen eine Rolle in der Homöostase der Mitochondrien (Caza et al. 2014; Landry et al. 2014). Eine Expression von volle-länge (fl), sowie potentiell dominant-negativ und konstitutiv-aktiv wirkender rab4- und rab11-Konstrukte im Embryo führt zu leichten Defekten. Dies könnte ein Hinweis auf die mögliche Beteiligung von Rab4 und Rab11 an der Aufrechterhaltung der mitochondriellen Homöostase während der Fusion sein.
Physical Description:197 Pages
DOI:https://doi.org/10.17192/z2019.0502