Universität zu Köln

Peek, Irina (2018). Functional and structural characterization of the Drosophila gene smallish during epithelial morphogenesis. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Epithelial cells adhere to each other in a dynamic fashion, allowing the cells to change their shape and move along each other during morphogenesis. The regulation of adhesion occurs at the apical side through the belt-shaped adherens junctions at the zonula adherens (ZA). Junction formation depends on components of the polarity regulating Par–atypical PKC (Par-aPKC) complex in Drosophila. In this work the LIM protein Smallish (Smash), the orthologue of vertebrate LMO7 and binding partner of the Par-complex core component Baz was characterized. Animals lacking Smash show reduced cell bond tension and loss of planar cell polarity leading to severe defects during embryonic morphogenesis of epithelial tissues and organs. These defects are characterized by uncoordinated formation of epithelial invaginations and furrows. Consequently, the loss of smash causes semilethality, whereby rescue experiments indicate that the C-terminus, containing the conserved LIM domain and PDZ binding motif, is essential for Smash function. The data of this work established Smash as a key regulator of morphogenesis coordinating planar cell polarity and actomyosin contractility at the ZA. This regulation is achieved by interaction with a variety of regulatory proteins and kinases that localize at the ZA, including Baz, Src42A and the actin binding proteins Shrm and Cno. Smash seems to be involved in Rho signaling affecting the phosphorylation state of the regulatory subunit of nonmuscle myosin II, Sqh, through its associated kinase Rok. The results of this work suggest that Smash regulates cell adhesion and cell bond tension dependent processes by acting as a scaffold protein in a multiprotein complex and serving as cofactor to provide substrate specificity between kinase and substrate.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated abstract:	Abstract Language Die Verknüpfung von Epithelzellen zu einem integrierten Zellverband erfordert ein hohes Maß an Dynamik und Flexibilität, das eine Veränderung der Zellform und Zellmigration während der Morphogenese erlaubt. An der apikal lokalisierten zonula adherens erfolgt die Regulierung dieser Adhäsionskräfte. Die Entstehung und korrekte Organisation der zonula adherens wird durch den Par-Komplex gesteuert. Das Drosophila melanogaster Lin11, Isl-1, Mec-3 (LIM)- Protein Smallish (Smash), Ortholog des Proteins LMO7 in Ver-tebraten, wurde bereits als Bindungspartner des Par-Komplex Proteins Par3/Baz identifiziert. In dieser Arbeit wurde Smash detaillierter charakterisiert. Smash ist an verschiedenen Prozessen beteiligt, die von der Zelladhäsion und der Regulierung der Spannung im Kortex der Zelle abhängen. Tiere, welche mutant für smash sind, weisen eine verringerte Spannung im Kortex der Zellen auf und verlieren ihre planare Zellpolarität, woraus schwere Defekte während der embryonalen Morphogenese von Epithelgeweben resultieren. Diese sind durch unkoordinierte Invaginationen und Furchenbildung gekennzeichnet. Dies führt zu einer Semilethalität der Tiere, wobei Rettungsexperimente gezeigt haben, dass der C-Terminus, welcher die LIM-Domäne und das PDZ-Bindungsmotiv enthält, essentiell für die Funktion von Smash ist. Smash bindet neben Baz mehrere Proteine, die Teil des Rho GTPase Signaltransduktionswegs und als essentielle Regulatoren des Actomyosin-Netzwerks bekannt sind. Smash interagiert mit den Actin-bindenden Proteinen Canoe (Cno), Shroom (Shrm) und Moesin (Moe) und ist ein Bindungspartner und Substrat der Kinase Src42A, ein essentieller Regulator der epithelialen Morphogenese. Weiterhin bindet Smash die Rho-Kinase Rok und ist wichtig für dessen Funktion in der Phosphorylierung und Aktivierung des Motorproteins Myosin II, Spaghetti Squash (Sqh) in Drosophila. Diese Ergebnisse legen nahe, dass Smash in einem Proteinkomplex als Gerüstprotein und Kofaktor fungiert, welches Substratspezifität zwischen Kinase und Substrat sicherstellen kann. Zusammenfassend wird in dieser Arbeit das LIM Protein Smash als wichtiger Regulator von Spannungsmechanismen des Actomyosin-Netzwerks und planarer Zellpolarität beschrieben. German
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Peek, Irina irina.peek@uk-koeln.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-95027
Date:	13 December 2018
Language:	English
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Biology > Institute for Genetics
Subjects:	Natural sciences and mathematics Life sciences
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Drosophila melanogaster English cell polarity English cell adhesion English
Date of oral exam:	22 February 2019
Referee:	Name Academic Title Wodarz, Andreas Prof. Dr. Roth, Siegfried Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/9502