Grimm-Günter, Eva-Maria (2008). Untersuchungen zur Rolle von I-Plastin im intestinalen Bürstensaum. PhD thesis, Universität zu Köln.
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Abstract
Die Darmepithelzellen sind für die Resorption hydrolysierter Nährstoffe verantwortlich. Ihre resorbierende apikale Oberfläche wird durch einen Bürstensaum, der aus Mikrovilli und einem terminalen Netz besteht, vergrößert. Mikrovilli sind fingerartige Membranausstülpungen, die durch ein dicht gepacktes Aktinfilamentbündel gestützt werden und mit der Aktinwurzel ins terminale Netz hineinreichen. F-Aktin wird durch I-Plastin, Villin und Espin gebündelt und mit der Plasmamembran durch Myosine der Klasse I und Ezrin verknüpft. Die Aktinwurzeln werden durch Myosin IIa, Spektrin und Filamin miteinander verbunden und assoziieren mit dem Keratinnetzwerk. Obwohl die Struktur und Zusammensetzung der Mikrovilli schon seit fast 30 Jahren bekannt ist, sind die molekularen Mechanismen der Assemblierung von den Mikrovilli und des terminalen Netzes noch nicht aufgeklärt. I-Plastin gehört zu der Familie der Plastine (Fimbrine), die N-terminal zwei EF-Hände besitzen und F-Aktin mit Hilfe von zwei Zwillingsanordnungen von Calponin-Homologie-Domänen bündeln. Mitglieder dieser Familie werden gewebespezifisch exprimiert und sind im Allgemeinen an Fokalkontakten, Lammellipodien, Filopodien oder Mikrovilli und Stereozilien zu finden. I-Plastin wird spezifisch im Bürstensaum des Darms, der Niere und des Innenohrs exprimiert. Das Ziel dieser Arbeit ist die Aufklärung der Rolle von I-Plastin im intestinalen Bürstensaum. Wir haben dazu die I-Plastin-Defizienz der verwendeten Mauslinie verifiziert und die Auswirkungen dieses Verlusts morphologisch und funktionell detailliert analysiert. Wir konnten mit Hilfe immunhistochemischer und biochemischer Analysen eine Kompensierung der I-Plastin-Defizienz durch andere Plastinisoformen ausschließen. Während I-Plastin defiziente Mäuse keinen äußerlich erkennbaren Phänotyp aufweisen, zeigen sowohl elektronenmikroskopische als auch immunhistochemische Analysen gravierende Unterschiede im Aufbau und in der Komposition des terminalen Netzes. So sind spezifische Komponenten des terminalen Netzes (Tropomyosin, Myosin IIa, Spektrin, β-Aktin) reduziert oder fehlen. Die organellenfreie Zone, normalerweise durch das terminale Netz ausgefüllt, erscheint schmaler. Die charakteristische Aktinwurzel fehlt meistens, in einzelnen Fällen ist sie rudimentär erkennbar. Zudem weist der intestinale Bürstensaum verkürzte Mikrovilli mit einer verengten Basis auf. Diese Veränderungen resultieren in einem instabilen Bürstensaum, einer erhöhten Empfindlichkeit vor allem der Weibchen auf die Dextran Natrium Sulfat Behandlung und einem reduzierten transepithelialen Widerstand, der durch einen erhöhten Zellumsatz der Darmepithelzellen kompensiert wird und daher zu einem äußerlich geringen Phänotyp führt. Wir konnten weiterhin zeigen, dass einige apikale Enzyme fehllokalisieren, während basolaterale Marker wie beispielsweise die Zell-Zellkontakte unverändert sind. Wir postulieren daher, dass bei I-Plastin-Defizienz ein Transportdefekt sowie eine erhöhte Endozytoserate vorliegen. Ein ganz neuer Aspekt ist die Anreicherung von I-Plastin im terminalen Netz und die mit Hilfe der Kopräzipitation ermittelte potenzielle Interaktion von I-Plastin mit Keratin 19 und Myosin IIa. Wir schlagen aus diesem Grund ein Modell vor, in dem durch die Expression und die apikale Lokalisation von I-Plastin die Mikrovilli verlängert werden. Des Weiteren wird durch eine Interaktion mit Keratin 19 das mikrovillare Aktinfilamentbündel mit der Aktinwurzel im terminalen Netz verankert. Durch eine direkte oder indirekte Rekrutierung von Myosin IIa und weiteren Proteinen durch I-Plastin erhält der Bürstensaum seine Stabilität.
Item Type: | Thesis (PhD thesis) | ||||||||
Translated title: |
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Translated abstract: |
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Creators: |
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URN: | urn:nbn:de:hbz:38-24765 | ||||||||
Date: | 2008 | ||||||||
Language: | German | ||||||||
Faculty: | Faculty of Mathematics and Natural Sciences | ||||||||
Divisions: | Faculty of Medicine > Biochemie > Institut I für Biochemie | ||||||||
Subjects: | Life sciences | ||||||||
Uncontrolled Keywords: |
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Date of oral exam: | 30 June 2008 | ||||||||
Referee: |
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Refereed: | Yes | ||||||||
URI: | http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/2476 |
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