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Charakterisierung der neuronalen Proteolipide M6A und M6B und der oligodendroglialen Viertransmembranproteine PLP und TSPAN2 in der Bildung von neuralen zellulären Fortsätzen
M6-Proteine der Proteolipid-Proteinfamilie
mit vier Transmembrandomänen gehören zu den abundantesten
Zelloberflächenproteinen in Neuronen. Ihre zelluläre Funktion ist
weitgehend spekulativ, auch weil deren Analyse sich auf akute
Veränderungen der Abundanzniveaus in vitro beschränkt hat. Beruhend
auf Expressionsanalysen habe ich die Hypothese aufgestellt, dass
M6-Proteolipide eine Rolle in der neuronalen Entwicklung spielen.
In der Tat zeigen die Ergebnisse die in dieser Dissertation
präsentiert werden, dass M6A ein F-Aktin freies strukturelles
Kompartiment an der Spitze der axonalen Wachstumskegel definiert,
während dessen Homolog M6B hauptsächlich in Aktin-reichen Domänen
in Neuriten vorhanden ist. Zur Analyse des Neuritenwachstums bei
chronischer Defizienz der M6-Proteine wurden M6Anull bzw. M6Bnull
einzelmutante Mäuse, sowie M6Anull*M6Bnull doppelmutante Mäuse
charakterisiert. Bemerkenswert ist, dass das Fehlen bereits eines
der beiden M6-Proteine das Neuritenwachstum kultivierter kortikaler
Neuronen ex vivo reduzierte. Mutante Wachstumskegel zeigten
abnormale Kompartimentalisierung und verminderten Kollaps nach
Induktion durch EphrinA5. Der Mechanismus bezieht wahrscheinlich
Signalübertragung über Eph-Rezeptoren ein, da die Abundanz des
Effektormoleküls Ephexin-1 in der Abwesenheit von M6-Proteinen
deutlich verringert ist. Meine Analysen ergaben Hinweise, dass die
Entstehung neuronaler Prozesse auch in vivo beeinträchtigt ist, und
sich zumindest in einem frühen postnatalen Stadium auf die
kortikalen Neuronen die mit ihren langen Projektionen den Corpus
Callosum durchqueren auswirkt. Demzufolge, tragen M6-Protelipide zu
der strukturellen Organisation neuronaler Wachstumskegel bei, eine
Vorraussetzung für die normale Reaktion auf Lenkungsmoleküle
während des Neuritenwachstums. Das dritte Mitglied der
Proteolipid-Proteinfamilie, als PLP bezeichnet, ist das
abundanteste Protein des ZNS Myelins. Überraschender Weise ist die
Myelinbiogenese in PLPnull Mäusen nur geringfügig beeinträchtigt.
Auf Grund seiner deutlich erhöhten Abundanz im PLPnull Myelin wurde
das strukturell verwandte Viertransmembranprotein Tetraspanin-2
(TSPAN2), ein niedrig abundantes Myelinprotein, als ein Kandidat
für die Kompensierung der PLP-Abwesenheit identifiziert. Um die
Funktion des TSPAN2 in der Myelinisierung zu untersuchen, habe ich
TSPAN2null mutante Mäuse mittels homologer Rekombination in
embryonalen Stammzellen generiert und TSPAN2null*PLPnull
doppelmutante Mäuse gezüchtet. Diese Mäuse sind lebensfähig und
fruchtbar. Interessanterweise zeigen meine Erstanalysen, dass die
Abundanz des nahe verwandten Tetraspanins CD81 in dem TSPAN2null
Myelin erhöht ist, was auf eine molekulare Veränderung deutet, die
für die Abwesenheit der TSPAN2 Funktion kompensieren konnte. In
Anbetracht der räumlich-zeitlichen Expression und der
Überexpressionsstudien, die auf eine Rolle von TSPAN2 und PLP in
der Bildung der zellulären Fortsätze in Oligodendrozyten deuten,
ist es wahrscheinlich, dass Viertransmembranproteine verschiedener
Proteinfamilien überlappende und partiell redundante Funktionen
während der Myelinisierung haben