Mechanisms of Mitotic Spindle Orientation by Plexin-B2

Zellen weisen Asymmetrien in ihrer Morphologie und molekularen Organisation auf. Diese Eigenschaft ist als Zellpolarität bekannt. Polarität wird durch Proteinkomplexe und Rho GTPasen wie Cdc42, Rho und Rac reguliert. Epithelzellen sind entlang ihrer apicobasalen Achse polarisiert, und diese apicobasale Polarität beeinflusst zahlreiche zelluläre Prozesse einschließlich der Zellteilung. Die Polarisierung der Mitose wird in Epithelzellen durch die Ausrichtung der Mitosespindel gesteuert. Dies ist sowohl für die korrekte Morphogenese epithelialer Gewebe während der Entwicklung entscheidend, als auch für die Aufrechterhaltung der Gewebshomöostase und für die Gewebereparatur nach einer Schädigung von zentraler Bedeutung. Die Orientierung der Mitosespindel wird durch einen Proteinkomplex kontrolliert. Dieser enthält das Protein NuMA, das die Übertragung von Zugkräften auf die Spindelpole vermittelt, und das Protein LGN, das für die korrekte Lokalisation von NuMA am zellulären Cortex zuständig ist. Semaphorin-Plexin-Signaling stellt einen Zell-Zell-Kommunikationsweg dar, der in viele Gewebe und zellulären Prozesse involviert ist, hauptsächlich über eine Regulation des Zytoskeletts und der Adhäsion. Es ist gezeigt worden, dass Plexin-B2 die Orientierung der Mitosespindel in Epithelzellen der Niere reguliert, und dass diese Regulation für die Nierenmorphogenese und -reparatur von Bedeutung ist. Die molekularen Mechanismen, über die Plexin-B2 die Ausrichtung der Mitosespindel kontrolliert, sind jedoch weitgehend unklar. In dieser Dissertation zeige ich, dass Plexin-B2 an Zell-Zell-Kontakten im Nierentubulusepithel und in Nierentubulusepithel-Zelllinien in 2D und 3D lokalisiert ist. Des weiteren zeige ich, dass die Plexin-B2-Lokalisation während der Mitose polarisiert bleibt. Zudem beschreibe ich, dass die basolaterale Lokalisation von Plexin-B2 unabhängig von seinen Liganden ist, und von der intrazellulären Juxtamembran-Domäne von Plexin-B2 in 3D-Kulturen abhängt. Darüber hinaus zeige ich, dass diese Region ein einzelnes basolaterales Zielmotiv trägt, das in allen murinen B-Plexinen enthalten ist und in humanem Plexin-B2 konserviert ist. Mit Hilfe von CRISPR-Cas Genom-Editierung bestätige ich, dass die Deletion von Plexin-B2 die korrekte Lumenbildung in epithelialen Zellzysten beeinträchtigt. Zusätzlich zeige ich, dass das Fehlen von Plexin-B2 das Wachstum dieser Zellen nicht beeinträchtigt, aber den Anteil von Zellen in der S- und G2/M-Phase des Zellzyklus und Aneuploidie steigert. Insbesondere zeige ich, dass die Deletion von Plexin-B2 keinen Effekt auf die normale Lokalisation der Spindelregulatoren LGN und NuMA in 3D Zellkulturen hat. Weitere Studien zur Rolle der polarisierten Expression von Plexin-B2 bei der Kontrolle der Orientierung der Mitosespindel und zur möglichen Verbindung von Plexin-B2 und Mitosespindelregulatoren sind daher notwendig