Komponenten und Wege von post-Golgi Vesikeln beim Transport zur apikalen Plasmamembran
Die Plasmamembran von polaren Epithelzellen besitzt eine asymmetrische Organisation, die durch eine funktionell und morphologisch unterscheidbare apikale und basolaterale Domäne charakterisiert ist. Diese Polarität ist Voraussetzung für die Integrität des Epithelgewebes und den g...
Saved in:
| Main Author: | |
|---|---|
| Contributors: | |
| Format: | Doctoral Thesis |
| Language: | German |
| Published: |
Philipps-Universität Marburg
2019
|
| Subjects: | |
| Online Access: | PDF Full Text |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Summary: | Die Plasmamembran von polaren Epithelzellen besitzt eine asymmetrische Organisation,
die durch eine funktionell und morphologisch unterscheidbare apikale und basolaterale
Domäne charakterisiert ist. Diese Polarität ist Voraussetzung für die Integrität des
Epithelgewebes und den gerichteten Proteintransport. Die Entstehung und
Aufrechterhaltung der zellulären Polarität hängt von einer hochspezialisierten zellulären
Sortier- und Transportmaschinerie ab.
Die Mikrotubuli sind ein wichtiger Bestandteil der Transportmaschinerie und stellen
die Transportwege für die Beförderung von Vesikeln bereit. Wichtige Merkmale von
Mikrotubuli sind die vielfältigen posttranslationalen Modifikationen. Eine dieser
Modifikationen stellt die Detyrosinierung am C-Terminus des α-Tubulins dar. Im Kreislauf
der Tyrosinierung und Detyrosinierung wird dieses Tyrosin durch einen Vasohibin/
Chaperon-Komplex entfernt und kann durch die Tubulin Tyrosin Ligase (TTL) wieder
angefügt werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einfluss der Detyrosinierung auf
die Zellpolarität von MDCK-Zellen, Epithelzellen der Hundeniere, untersucht. Der TTL-
Knockout führte zu einer dramatischen Erhöhung der detyrosinierten Tubulin-Menge
sowie zu einem Anstieg an acetyliertem Tubulin. Die Veränderung des Tubulin-Gehalts
hin zu detyrosiniertem oder tyrosiniertem Tubulin durch Modulation der TTL-Expression
beeinflusste die epitheliale Morphologie der Zellen. Interessanterweise waren
TTL-Knockout Zellen mobiler als TTL-überexprimierende Zellen. Darüber hinaus
scheinen detyrosinierte Mikrotubuli die Anzahl und Größe von fokalen Adhäsionen zu
beeinflussen. Diese Beobachtungen deuten darauf hin, dass eine dynamische
Anpassung von detyrosinierten und tyrosinierten Mikrotubuli für den regulierten Ablauf
der Zellpolarisierung, der Migration sowie der Adhäsion essentiell ist.
Neben Mikrotubuli besteht die Sortier- und Transportmaschinerie aus einem breiten
Spektrum bestimmter Proteine, die für die Sortierung und Beförderung zur jeweiligen
Membrandomäne wichtig sind. Dazu zählen Motorproteine, Adapterproteine, Lektine,
Rab-Proteinen und die zu transportierenden Proteine. Darunter befindet sich auch die
große GTPase Myxovirus Resistance Protein 1 (Mx1), ein Mitglied der Dynamin-
Superfamilie. Dieses Protein wurde auf apikalen post-Golgi Vesikeln identifiziert. Mx-
Proteine gelten als streng Interferon-reguliert, die nur nach einer viralen Infektion
exprimiert werden. In MDCK-Zellen besitzt Mx1 keine antivirale Aktivität und es wird
konstitutiv exprimiert. Viele charakteristische Eigenschaften der Mx-Proteine lassen auf
eine Funktion in grundlegenden, zellulären Prozessen schließen. So wurde die große
GTPase als wichtige regulatorische Komponente des apikalen Transportsystems identifiziert.
Dabei befindet sich die große GTPase auf frühen und späten sekretorischen
Kompartimenten. Da Mx1-positive Strukturen sehr beweglich sind und ein dynamisches
Verhalten aufweisen, wurde mit Hilfe von Lebendzellaufnahmen die Dynamik dieser
Strukturen in Abhängigkeit des Mikrotubuli-Zytoskeletts untersucht. Die Depolymerisation
der Mikrotubuli durch Nocodazol führte zu einem eingeschränkten
Langstreckentransport. Mittels biochemischer und fluoreszenzmikroskopischer Methoden
war es möglich, die Assoziation von caninem Mx1 mit α-Tubulin nachzuweisen.
Außerdem konnte zum ersten Mal gezeigt werden, dass Mx1 mit dem Kinesin-
Motorprotein Kif5B interagiert. In Übereinstimmung mit dieser Beobachtung führte der
Knockout von Mx1 oder die Mutation im Membraninteraktions-Motiv der unstrukturierten
L4-Schleifenregion zu einem verminderten apikalen Proteintransport. Diese Mx1-Mutante
war trotz mutiertem Membraninteraktions-Motiv in der Lage an Kif5B zu binden. Jedoch
führte die Mutation zur Elongation der Mx1-positiven Kompartimente. Es ist daher
denkbar, dass Mx1 aufgrund der Strukturähnlichkeiten mit den klassischen Dynaminen
auch eine Funktion in der Abschnürung von Transportvesikeln besitzt.
In der vorliegenden Arbeit konnte erstmals die funktionale Rolle der großen GTPase
Mx1 im apikalen Proteintransport aufgezeigt werden. Mx1 stabilisiert nicht nur die
Assoziation zwischen Kif5B, den Mikrotubuli und apikalen Transportvesikeln sondern
unterstützt auch die Vesikelfission. |
|---|---|
| Physical Description: | 192 Pages |
| DOI: | 10.17192/z2020.0269 |