Universität zu Köln

Wojciech, Waldemar (2014). Analysis of a second Drosophila Cornichon Protein. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Cornichon proteins represent a highly conserved protein family of cargo receptors mediating efficient endoplasmic reticulum (ER) export of numerous transmembrane proteins in all eukaryotes analyzed so far. Drosophila possesses two cornichon genes: cornichon and cornichon-related (cnir). The former is well known for its function in establishment of dorsoventral polarity in the oocyte. This process relies on ER export and processing of the TGFa ligand Gurken and its transport to the oocyte surface. The function of Cnir has not been studied so far and is the subject of this thesis. Phylogentic analysis showed that Cnir represents a putative ortholog of the human Cornichon homolog 4 (CNIH4). A precise deletion of the cnir gene was generated through ends-out targeting via homologous recombination. The cnir mutants are viable but have an increased mortality throughout development and adult life. Furthermore cnir mutant flies display a strong locomotor defect, as well as a reduced sensitivity towards ethanol. Analysis via rescue experiments demonstrated that Cnir function is required in neurons for restoration of locomotor behavior. Using GFP tagged proteins, Cnir was found to putatively localize to the endoplasmic reticulum, supporting a conserved role as cargo receptor. A double mutant for both Drosophila Conrichon proteins was generated and its clonal analysis, as well as crossing genetics, indicate no functional redundancy in the soma. This suggests a selectivity of Cornichon proteins towards specific cagro pools. The putative Cnir ortholog CNIH4 has been shown to interact with the three major families of G protein coupled receptors (GPCRs) and is involved in their trafficking. GPCRs represent the largest superfamily of cell surface receptors and regulate almost every physiological and cellular process, making their trafficking an important flied of study. Locomotor impairment and Parkinson’s disease have been linked to perturbation of dopaminergic pathways in fly and vertebrates. Furthermore, ethanol sensitivity is associated with altered cAMP levels downstream of GPCR signaling. Therefore, locomotor impairment and reduced ethanol sensitivity of cnir mutants might be linked to inefficient GPCR trafficking and thus reduced signaling levels.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated title:	Title Language Analyse eines zweiten Drosophila Cornichon Proteins German
Translated abstract:	Abstract Language Cornichon-Proteine bilden eine hochkonservierte Proteinfamilie von Cargorezeptoren, die den effizienten Export von Transmembranproteinen aus dem endoplasmatischen Retikulum (ER) aller bis jetzt untersuchter Eukaryoten gewährleisten. Drosophila besitzt zwei cornichon-Gene: cornichon und cornichon-related (cnir). Ersteres ist bekannt für seine Funktion bei der Festlegung der dorsoventralen Polarität in der Oozyte. Dieser Prozess benötigt den ER-Export und die Prozessierung des TGFa-Liganden Gurken, sowie dessen Transport zur Oozytenoberfläche. Die Funktion von Cnir wurde bisher nicht untersucht und ist Gegenstand dieser Arbeit. Die phylogentische Analyse zeigte, dass Cnir das mutmaßliche Otholog des menschlichen Cornichon homolog 4 (CNIH4) ist. Eine präzise Deletion des cni-Gens wurde mittels ends-out targeting durch homologe Rekombination erzeugt. Die cnir-Mutanten sind lebensfähig, zeigen jedoch eine erhöhte Mortalität in ihrer Entwicklung und im adulten Alter. Des Weiteren haben cnir-Mutanten starke Lokomotionsdefekte und eine reduzierte Sensitivität für Ethanol. Rettungsexperimente zeigten, dass die Cnir-Funktion in Neuronen zur Wiederherstellung des Lokomotionsverhaltens nötig ist. Durch GFPFusionsproteine wurde gezeigt, dass Cnir mutmaßlich im ER lokalisiert ist, was mit einer konservierten Rolle als Cargorezeptor im Einklang ist. Eine Doppelmutante beider Drosophila Cornichon-Proteine wurde hergestellt, jedoch gaben die klonale Analyse und Kreuzungsgenetik keine Hinweise auf funktionale Redundanz im Soma. Dies deutet auf eine Selektivität beider Cornichon-Proteine für Gruppen von Cargoproteinen hin. Für das mutmaßliche Cnir Otholog CNIH4 wurde gezeigt, dass es mit den drei Hauptfamilien G-Protein-gekoppelter Rezeptoren (GPCR) interagiert und an deren Transport beteiligt ist. GPCRs bilden die größte Überfamilie von Zelloberflächenrezeptoren und regulieren nahezu jeden physiologischen und zellulären Prozess. Dies macht ihren Transport zu einem wichtigen Forschungsfeld. Lokomotionsdefekte und die Parkinson-Krankheit werden in der Fliege und Vertebraten mit dopaminergen Signalwegen in Verbindung gebracht. Darüber hinaus wird Ethanolsensitivität mit verändertem cAMP-Spiegel nach einem GPCR-Signal assoziiert. Daher könnte die niedrigere Ethanolsensitivität von cnir-Mutanten mit ineffizientem Transport und somit mit verringertem GPCR-Signal in Verbindung stehen. German
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Wojciech, Waldemar waldi@musicanuclearis.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-56630
Date:	5 May 2014
Language:	English
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Biology > Institut für Entwicklungsbiologie
Subjects:	Natural sciences and mathematics Life sciences
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language secretion; trafficking; cargo receptor; cornichon-related; English
Date of oral exam:	2 July 2014
Referee:	Name Academic Title Roth, Siegfried Prof. Dr. Scholz, Henrike Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/5663