Identifizierung eines Interaktionspartners von Lethal (2) giant discs (Lgd) in Drosophila melanogaster und konditionale Inaktivierung der lgd-Orthologen in der Maus

Jäckel, Sandra (2010). Identifizierung eines Interaktionspartners von Lethal (2) giant discs (Lgd) in Drosophila melanogaster und konditionale Inaktivierung der lgd-Orthologen in der Maus. PhD thesis, Universität zu Köln. Open Access

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Abstract

Das Gen lethal (2) giant discs kodiert ein Protein, das im gesamten Tierreich hoch konserviert ist, und in Drosophila melanogaster einen negativen Regulator des Notch-Signalwegs darstellt. Hier führt der Ausfall von lgd zu einer Akkumulation des vollständigen Notch-Rezeptors und anderer Proteine in einem späten endosomalen Kompartiment in dem eine liganden-unabhängige Aktivierung des Notch-Rezeptors erfolgt. Dies weist darauf hin, dass Lgd am konstitutiven Abbau des nicht-aktivierten Notch-Rezeptors durch das Lysosom beteiligt sein könnte. Eine genaue Regulation des Notch-Signalweges ist in allen Metazoen während der Entwicklung, aber auch im adulten Organismus (in sich selbst-erneuernden Geweben) wichtig, da er an essentiellen Prozessen wie der Zellproliferation, Zelldifferenzierung und dem Zelltod beteiligt ist. Eine Überaktivierung dieses Signalwegs wird auch bei bestimmten Formen von Krebs z.B. Darmkrebs und T-Zell-Leukämie beobachtet. In dieser Arbeit wurde die genaue Rolle von Lgd im endosomalen Transport des Notch-Rezeptors in Drosophila melanogaster und seine Funktion in der Maus untersucht. In Drosophila melanogaster konnte eine funktionale Beziehung zwischen Lgd und dem ESCRT-III-Protein Shrub durch genetische und biochemische Experimente gezeigt werden. Für diese Interaktion sind die DM14-Domänen von Lgd essentiell, womit diesem Domänentyp erstmal eine Funktion zugeschrieben werden konnte. Desweiteren wurden andere ESCRT-III-Proteine (Vps2A, Vps2B und Vps20) als mögliche weitere Interaktionspartner von Lgd identifiziert. Daher legt diese Arbeit nahe, dass Lgd den konstitutiven Transport des Notch-Rezeptors zum Lysosom über seine Interaktion mit Shrub und vermutlich weiteren ESCRT-III-Proteinen reguliert. Zur Analyse der Lgd-Funktion in der Maus wurden ES-Zellen mit konditional inaktivierbaren mlgd1- bzw. mlgd2-Allelen hergestellt, die im Falle von mlgd2 zu Generierung einer entsprechenden Mauslinie führten. Die systemische Inaktivierung des mlgd2-Gens (Knockout) war zwischen Tag E19.5 und den ersten zwölf Stunden nach der Geburt letal. Die kurze Überlebensdauer dieser Tiere deutet auf eine Störung von Prozessen hin, die für das Überleben des Neugeborenen außerhalb des Mutterleibs essentiell sind. Obwohl mlgd1 und mlgd2 in vielen Geweben exprimiert werden, zeigt der perinatale Tod der mlgd2-defizienten Maus, dass keine vollständige Redundanz zwischen dem mlgd1- und dem mlgd2-Gen vorliegt.

Item Type:

Thesis (PhD thesis)

Translated title:

Title	Language
Identification of an interaction partner of Lethal (2) giant discs in Drosophila melanogaster and conditional inactivation of lgd orthologues in the mouse	English

Translated abstract:

Abstract

Language

The gene lethal (2) giant discs (lgd) encodes a protein which is highly conserved among the animal kingdom and functions as a negative regulator of Notch signaling in Drosophila melanogaster. In Drosophila, loss of lgd causes the accumulation of the full-length Notch receptor and other proteins in a late endosomal compartment where the Notch receptor becomes activated in a ligand-independant manner. This suggests that lgd is involved in the constitutive lysosomal degradation of the non-activated Notch receptor. The Notch pathway regulates fundamental processes like cell proliferation, cell differentiation and cell death in all metazoa. Therefore this pathway is not only required during development but also in self-renewing organs in the adult organism. Overactivation of this pathway is associated with different types of cancer like colorectal cancer and T-cell-leukemia. This thesis analyzed the precise function of Lgd in the endosomal transport of the Notch receptor in Drosophila and its function in mice. In Drosophila this work revealed a functional relationship between Lgd and the ESCRT-III-component Shrub through biochemical and genetic experiments. The DM14-domains with previously unkown function are essentiell for this interaction, where the C2 domain is dispensable. Also other ESCRT-III-proteins (Vps2A, Vps2B and Vps20) were identified as potential interaction partners of Lgd. Therefore this study suggests that Lgd regulates the constitutive trafficking of the Notch receptor to the lysosome probably through its interaction with Shrub and also other ESCRT-III-proteins. For the analysis of lgd function in mice, conditional knockout alleles for the two murine orthologues mlgd1 and mlgd2 were generated and a condtional mlgd2 mouse line was established. Homozygous knockout of mlgd2 was lethal between E19.5 and 12 hours after birth. The short life time after birth suggests that processes are disturbed in these mice, which are essentiell for survival of the newborn. Although mlgd1 and mlgd2 could be shown to be expressed in a variety of tissues, the perinatal death of the mlgd2-knockout mice shows that there is no full functional redundancy between mlgd1 and mlgd2.

English

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