Effekte durch den VEGF auf die Umverteilung und Aktivität von Cofilin und Arp 2/3 im axonalen Wachstumskegel

Eine wichtige Struktur für die Entwicklung neuronaler Netzwerke ist der axonale Wachstumskegel. Er folgt speziellen Wachstumsfaktoren, um seine Zielregion zu erreichen. Einer der Wachstumsfaktoren ist der vascukar endothelial growth factor (VEGF). Die Studie sollte untersuchen, ob VEGF eine Wirkung auf die Proteine Cofilin und Arp-2/3 im Wachstumskegel hat. Wachstumskegel wurden mit VEGF stimuliert und es wurden verschiedene immunhistochemische sowie morphometrische Untersuchungen unter verschiedenen Bedingungen durchgeführt. Durch gezielte Stimulation und Inhibition wurden neue Erkenntnisse über die Signalkaskaden im axonalen Wachskegel nach VEGF-Stimulation gewonnen. Es konnte gezeigt werden, dass VEGF die Verteilung von Cofilin beeinflusst und die Regulierung abhängig von LIMK erfolgt. Wachstumskegel mit konstitutiv inaktivem Cofilin zeigten kein Wachstum. Weiterhin wurde gezeigt, dass der Arp2/3-Komplex durch VEGF beeinflusst wird und dabei von N-WASP abhängig ist

VEGF triggers the activation of Cofilin and the Arp2/3 complex within the growth cone

A crucial neuronal structure for the development and regeneration of neuronal networks is the axonal growth cone. Affected by different guidance cues, it grows in a predetermined direction to reach its final destination. One of those cues is the vascular endothelial growth factor (VEGF), which was identified as a positive effector for growth cone movement. These positive effects are mainly mediated by a reorganization of the actin network. This study shows that VEGF triggers a tight colocalization of cofilin and the Arp2/3 complex to the actin cytoskeleton within chicken dorsal root ganglia (DRG). Live cell imaging after microinjection of GFP (green fluorescent protein)-cofilin and RFP (red fluorescent protein)-LifeAct revealed that both labeled proteins rapidly redistributed within growth cones, and showed a congruent distribution pattern after VEGF supplementation. Disruption of signaling upstream of cofilin via blocking LIM-kinase (LIMK) activity resulted in growth cones displaying regressive growth behavior. Microinjection of GFP-p16b (a subunit of the Arp2/3 complex) and RFP-LifeAct revealed that both proteins redistributed into lamellipodia of the growth cone within minutes after VEGF stimulation. Disruption of the signaling to the Arp2/3 complex in the presence of VEGF by inhibition of N-WASP (neuronal Wiskott–Aldrich–Scott protein) caused retraction of growth cones. Hence, cofilin and the Arp2/3 complex appear to be downstream effector proteins of VEGF signaling to the actin cytoskeleton of DRG growth cones. Our data suggest that VEGF simultaneously affects different pathways for signaling to the actin cytoskeleton, since activation of cofilin occurs via inhibition of LIMK, whereas activation of Arp2/3 is achieved by stimulation of N-WASP