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Biochemische und zellbiologische Charakterisierung der Podin-Proteinfamilie als Adapterproteine des Aktinzytoskeletts in Muskelzellen

Linnemann, Anja - Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn (2011)


Die Ausbildung der kontraktilen Myofibrillen ist ein komplexer Vorgang, der die streng kontrollierten Interaktionen vieler Proteine bedarf. Auf der Suche nach Proteinen, die an diesen Prozessen beteiligt sind, stellte sich die Podin-Proteinfamilie als interessanter Kandidat heraus. Deshalb war das Ziel dieser Arbeit die biochemische und zellbiologische Charakterisierung dieser Proteinfamilie, bestehend aus Synaptopodin, Myopodin und Tritopodin, hinsichtlich ihrer Expressionsmuster, Spleißvarianten und Liganden.

Die Analyse putativer Isoformen des Myopodins und Tritopodins implizieren eine wesentlich größere Komplexität, als bislang angenommen. Mithilfe von RT-PCR Experimenten sowie spezifischer Antikörper konnte in glattmuskelreichen Geweben die Expression der langen Myopodinisoform a und im Skelettmuskel die kurze Myopodinisoform e nachgewiesen werden. Die Expression von Tritopodin scheint hingegen auf die quergestreifte Muskulatur beschränkt zu sein. Immunhistochemische Färbungen zeigen erstmals die Lokalisation aller drei Podin-Proteine in der adulten sarkomerischen Z-Scheibe. Während Myopodin und Tritopodin bereits in sehr frühen Stadien der Skelettmuskeldifferenzierung exprimiert werden und bereits in Z-Scheibenvorläuferstrukturen mit alpha-Aktinin kolokalisieren, konnte Synaptopodin ausschließlich in adulten Stadien detektiert werden.

Aufgrund der Homologie der Podin-Proteine untereinander, werden ähnliche Bindungsverhalten vermutet. Hier konnte erstmals gezeigt werden, dass alle Podin-Proteine mit den Ig-Domänen 20-21 des Filamin C interagieren. Für Synaptopodin war zudem bekannt, dass es mehrere unabhängige Bindungsstellen für alpha-Aktinin besitzt. Ähnliche Bindungseigenschaften konnten hier für Myopodin und Tritopodin nachgewiesen werden. Auch wurde bereits die grundlegende Fähigkeit des Myopodins an F-Aktin zu binden, beschrieben. Hier konnte gezeigt werden, dass Myopodin sogar zwei F-Aktinbindungsstellen besitzt, die in allen putativen Isoformen vorhanden sind. Zudem konnte gezeigt werden, dass Myopodin, ähnlich wie alpha-Aktinin, Aktin zu dicken Bündeln verknüpft. Die Aktinbündelungsaktivität ist dabei nicht nur auf die zwei vorhandenen Aktinbindungsstellen, sondern auch auf die hier erstmals gezeigte Dimerisierung des Myopodins, zurückzuführen.

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die hier erzielten Ergebnisse deutliche Hinweise auf eine Funktion der Podine als Multiadapterproteine der Z-Scheibe liefern, wobei die ähnlichen Bindungseigenschaften der einzelnen Podin-Proteine eine komplementäre Funktion implizieren. Weiterhin deutet die sehr frühe Expression von Myopodin und Tritopodin in der Skelettmuskeldifferenzierung darauf hin, dass diese Proteine eine wichtige Rolle in der initialen Myofibrillogenese spielen, wohingegen Synaptopodin ausschließlich im adulten Skelettmuskel vorhanden ist.


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