Charakterisierung der Nesprin-2 Giant Funktionen bei der Kernmembranarchitektur und in Laminopathien

Das Nesprin-2 Giant Protein (796 kDa) ist ein Mitglied der α-Aktinin-Superfamilie und zeichnet sich durch das Vorhandensein einer Aktin-Binde-Domäne (ABD-Domäne),einer Spektrinwiederholungen enthaltenden Stabdomäne und einer C-terminalen Transmembrandomäne aus. Mittels des C-Terminus wird Nesprin-2 Giant in der inneren und äußeren Kernmembran verankert. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die strukturelle Funktion des Nesprin-2 Giant Proteins bei der Aufrechterhaltung der Zellkernmorphologie untersucht. Hierzu wurden primäre dermale Fibroblasten einer Laminopathie-Patientin analysiert, die eine einzigartige Mutation im N-terminalen Bereich des Lamin A/C Proteins aufweist (LMNA S143F). Die Patientin zeigt einen kombinierten Phänotyp, der Charakteristika einer Progerieerkrankung und Myopathie vereint. Einhergehend mit der bekannten Abhängigkeit der Nesprine von Lamin A/C kann in diesen Zellen eine veränderte Expression und Lokalisation von Nesprin-2 Isoformen, insbesondere Nesprin-2 Giant, beobachtet werden. Um zu zeigen, dass die beobachteten Veränderungen eindeutig auf die fehlende Funktion des Nesprin-2 Proteins zurückzuführen sind, wurden Nesprin-2 Giant defiziente Mäuse analysiert. In LMNA S143F Zellen sowie in Nesprin-2 Giant defizienten Fibroblasten und Hautschnitten geht der Verlust des Nesprin-2 Giant Proteins mit Kerndeformationen und einer Vergrößerung der nukleären Fläche einher. Es konnte gezeigt werden, dass das Expressionsniveau des Nesprin-2 Giant Proteins wichtig für das Ausmaß der Kerndeformationen ist. Mittels Immunpräzipitation und RNA silencing wurde nachgewiesen, dass die Lokalisation der kleinen C-terminalen Isoformen an der Kernmembran von der Anwesenheit des Nesprin-2 Giant Proteins abhängig ist. Neben strukturellen Veränderungen der Zellkernmorphologie konnte in der Nesprin-2 Giant defizienten Maus ein Einfluss auf Proteine der LEM-Domäne-Familie (Emerin, LAP2α, LAP2β) sowie Veränderungen in einem chromatin-assoziierten Protein nachgewiesen werden. Diese Veränderungen sind typische Kennzeichen von Zellen mit LMNA Mutationen und wurden bislang als direkte Konsequenz von Lam A/C Mutationen angesehen. In dieser Arbeit konnte erstmals nachgewiesen werden, dass Nesprine einen direkten Einfluss auf Proteine nehmen, die eine wichtige Rolle bei der Genregulation und Chromatinorganisation spielen. Somit konnte gezeigt werden, dass das Nesprin-2 Giant Protein eine potentielle Rolle in der Pathogenese von Laminopathien einnimmt, indem es Einfluss auf die strukturelle und funktionelle Integrität des Zellkerns ausübt