Universität zu Köln

In Vivo Analysis of Parvins, A Family of Focal Adhesion Proteins

Chu, Haiyan (2005) In Vivo Analysis of Parvins, A Family of Focal Adhesion Proteins. PhD thesis, Universität zu Köln.

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    Abstract

    Cell interactions with extracellular matrix (ECM) are essential for various biological processes, including cell migration, proliferation, differentiation, regulation of gene expression and cell survival. The interactions mainly involve the integrin family, which links ECM to the actin cytoskeleton. The link between integrin and actin is mediated by cytoplasmic molecules. Among them, a novel family of focal adhesion associated proteins, parvins (alpha-, beta- and gamma-parvin), have been described. Alpha- and beta-parvins bind to integrin-linked kinase (ILK) and link integrins to the actin cytoskeleton. With the parvin paralogue-specific peptide polyclonal antibodies we generated, I could show the expression profiles of parvins in the hematopoietic system. Alpha-parvin is absent in hematopoietic cells. The longest beta-parvin isoform (beta-parvin(l)) is expressed in hematopoietic cells, but not in B220+, CD4+ and CD8+ cells. Gamma-parvin is highly expressed in lymphoid organs and specifically in B220+, CD4+ and CD8+ T cells. And both beta-parvin(l) and gamma-parvin are expressed in dendritic cells and macrophages. Gamma-parvin can form ternary complexes with ILK and PINCH1 in spleen cells. However, unlike alpha and beta-parvin, Flag-tagged gamma-parvin expressed in NIH/3T3 fibroblasts displays a cytoplasmic distribution with no colocalization with paxillin, ILK or the tips of actin stress fibers. Further immunoprecipitation assays show that the Flag-tagged gamma-parvin could not bind to ILK. To analyze parvin functions in vivo, alpha- and gamma-parvin mutant mice were generated by a genetic approach and the phenotypes of the mutant mice were analysed. (1) Gamma-parvin null mice are viable and fertile, and show normal architecture of lymphoid organs as demonstrated by HE staining and B and T cell immunostainings. The mutant mice have normal cellularity of lymphoid organs and FACS analyses show normal hematopoiesis in the mutant mice as compared to control mice. Gamma-parvin null mice exhibit similar T-cell dependent antibody responses as control mice. Gamma-parvin null BM-derived dendritic cells can mature normally in vitro as control cells. Both ILK and PINCH1 are downregulated in gamma-parvin null hematopoietic cells compared to control cells, while the expression levels of alpha-parvin and beta-parvin(l) are not changed in the absence of gamma-parvin. (2) No alpha-parvin null mice are identified from the offspring of heterozygote crosses, which suggests that alpha-parvin is critical for mouse embryogenesis. (3) Alpha-parvin exon 2 deletion mutant mice are viable, but they are smaller and the new-born mutants have significant shorter body length compared to control littermates, although the mutant protein can localize to focal adhesion sites with paxillin as well as the wildtype protein. Thus, an intact alpha-parvin is important for normal embryo development. In summary, different parvin members seem to have distinct roles. The embryonic lethal phenotype of alpha-parvin-null mice indicates that beta-parvin cannot take over the function of alpha-parvin during embryogenesis. Beta-parvin may compensate the loss of function of gamma-parvin in the hematopoietic system. Alternatively, gamma-parvin might be a functional redundant parvin member in the hematopoietic system.

    Item Type: Thesis (PhD thesis)
    Translated abstract:
    AbstractLanguage
    Die Interaktion von Zellen mit der extrazellulären Matrix (ECM) ist essentiell für viele biologische Prozesse. Dazu zählen Migration, Proliferation, Differenzierung, Regulation der Genexpression oder das Überleben der Zelle. Diese Interaktion wird hauptsächlich durch Proteine der Integrinfamilie vermittelt, welche die ECM mit dem Aktin-Zytoskelett verbinden. Die Verbindung zwischen Integrinen und Aktin wird durch zytoplasmatische Proteine hergestellt. Unter diesen befindet sich eine neue Familie von Proteinen, die mit fokalen Adhäsionskontakten assoziert sind, die Parvine. Es sind 3 Isoformen, alpha-, beta- und gamma-Parvin beschrieben. Alpha und betaParvin binden ILK (integrin linked kinase) und verbinden so Integrine mit dem Aktin-Zytoskelett. Mit den von uns generierten Parvin subtyp-spezifischen polyklonalen Peptidantikörpern konnte ich das Expressionsprofil der einzelnen Parvine im hämatopoietischen System analysieren. Alpha-Parvin fehlt in hämatopoietischen Zellen. Die längste von drei beta-Parvin Isoformen ist in hämatopoietischen Zellen exprimiert, nicht jedoch in B220, CD4 und CD8 positiven Zellen. Im Gegensatz zu alpha und betaParvin ist gamma-Parvin fast ausschließlich in lymphoiden Organen und besonders in B220, CD4 und CD8 positiven Subpopulationen vertreten. In dendritischen Zellen und Makrophagen wird neben gamma-Parvin auch beta-parvin(l) exprimiert. Gamma-Parvin kann in Milzzellen einen ternären Komplex mit ILK und PINCH1 bilden. Im Gegensatz zu alpha- und beta-Parvin zeigt ein in NIH/3T3 Fibroblasten exprimiertes, Flag-markiertes gamma-Parvin zytoplasmatische Lokalisation. Eine Kolokalisation mit Paxillin, ILK oder den Spitzen von Aktin-Stressfasern konnte nicht beobachtet werden. In Ko-Immunopräzipitationsexperimenten konnte gezeigt werden, dass Flag-markiertes gamma-Parvin nicht an ILK bindet. Um in vivo Funktionen zu analysieren wurden alpha- und gamma-Parvin defiziente Mäuse generiert und ihre Phänotypen analysiert. (1) Gamma-Parvin knock-out Mäuse sind lebensfähig und fertil. Auch konnte in HE Färbungen und Immunfärbungen von B und T Zellen ein normaler Aufbau der lymphoiden Organe beobachtet werden. Die lymphoiden Organe der mutierten Mäuse zeigten normale Zellularität. In FACS-Experimenten wurde eine normale Hämatopoiese der mutierten Mäuse beobachtet. Verglichen mit Kontrolltieren gamma-Parvin null Mäuse zeigten keinen Unterschied in der Antikörperproduktion nach Stimmulierung der T-Zellen. Auch zeigten gamma-Parvin defiziente, vom Knochenmark gewonnene dendritische Zellen eine normale in vitro Reifung. Während ILK und PINCH1 in lymphoiden Organen von gamma-Parvin defizienten Mäusen geringer exprimiert wurden als in Wildtypmäusen, konnte keine Änderung in der Expression von alpha- und beta-Parvin beobachtet werden. (2) Das Fehlen von homozygoten alpha-Parvin defizienten Nachkommen aus Verpaarungen von heterozygoten Mäusen lässt auf eine wichtige Rolle von alpha-Parvin in der Mausembryogenese schließen. (3) Mäuse in denen das Exon 2 von alpha-Parvin deletiert wurde sind lebensfähig, aber kleiner als ihre wildtypischen Geschwister, obwohl das mutierte Protein ebenso mit Paxillin in fokalen Adhäsionen lokalisiert wie das Wildtypprotein. Ein intaktes alpha-Parvin ist daher wichtig für eine normale Embryonalentwicklung. Zusammenfassend scheinen verschiedene Parvine unterschiedliche Funktionen zu haben. Der embryonal lethale Phänotyp der alpha-Parvin null Mäuse lässt vermuten, dass beta-Parvin nicht dessen Funktion in der Embryogenese ersetzten kann. Den Verlust gamma-Parvins im Hämatopoietischen System jedoch kann möglicherweise durch beta-Parvin funktionell kompensiert werden. Alternativ kann eine funktionelle Redundanz zwischen beta- und gamma-Parvin im hämatopoietischen System nicht ausgeschlossen werden.German
    Creators:
    CreatorsEmail
    Chu, Haiyanchu@biochem.mpg.de
    URN: urn:nbn:de:hbz:38-14750
    Subjects: Chemistry and allied sciences
    Uncontrolled Keywords:
    KeywordsLanguage
    Parvin, Hämatopoiese, Integrin, ILK, PINCHGerman
    parvin, hematopoiesis, integrin, ILK, PINCHEnglish
    Faculty: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
    Divisions: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät > Biochemie I
    Language: English
    Date: 2005
    Date Type: Completion
    Date of oral exam: 02 May 2005
    Full Text Status: Public
    Date Deposited: 29 Jun 2005 13:52:59
    Referee
    NameAcademic Title
    Noegel, AngelikaProf. Dr.
    URI: http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/1475

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