Untersuchungen zur Funktion und subzellulären Lokalisation von PIST (PDZ domain protein interacting specifically with TC10) in Neuronen

Abstract

Der vesikuläre Transport zwischen membranumschlossenen Organellen und der Zell- membran eukaryotischer Zellen unterliegt einer strengen Regulation. In allen betei- ligten Kompartimenten gibt es Proteine, die die korrekte Sortierung von transpor- tierten Proteinen gewährleisten. Das Protein PIST wird als potentieller Kandidat eines Sortierproteins im Golgi-Apparat gehandelt. Nachgewiesene Interaktionen mit mehreren integralen Membranproteinen und mit Proteinen, deren Funktion im vesi- kulären Transportsystem belegt ist, sind hierfür starke Indizien. Neben seiner viel- fach beschriebenen Lokalisation am Golgi-Apparat wurde PIST darüberhinaus unter bestimmten Bedingungen auch schon an der Zellmembran beobachtet. Eines der Ziele dieser Arbeit war eine genaue Beschreibung der subzellulären Loka- lisation von PIST in Neuronen. Unter Verwendung eines hochauflösenden Fluores- zenzmikroskops konnte das Verteilungsmuster von PIST in hippokampalen Neuronen detailliert beschrieben werden. PIST wurde am Trans-Golgi-Netzwerk lokalisiert und zeigte keine Kolokalisation mit Giantin, einem Markerprotein des cis- und medialen Golgi-Apparates. Auf Grund der in der Literatur beschriebenen Interaktionen von PIST mit meh- reren synaptischen Proteinen (Glutamatrezeptoren, Neuroligine, Stargazin), wurde das Augenmerk des Weiteren auf eine mögliche synaptische Lokalisation gerichtet, welche fluoreszenzmikroskopisch nicht nachgewiesen werden konnte. Bei der proteinbiochemischen Untersuchung von cerebralen PSD-Präparationen konnte ebenfalls keine Anreicherung von PIST beobachtet werden. Mit Bezug auf die Literatur über PIST scheint sich die Präsenz von PIST in der PSD auf das Kleinhirn zu beschrän- ken. Die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten funktionellen Untersuchungen rich- teten sich auf die Interaktion von PIST mit Stargazin, einem AMPA-Rezeptor- assoziierten Protein. Mit GFP und RFP gekoppelte PIST- und Stargazin-Varianten wurden in hippokampalen Neuronen exprimiert. Mit einer liveimaging-Apparatur wurden die Zellen lebend am Fluoreszenzmikroskop beobachtet. GFP-PIST konnte ausschließlich am Trans-Golgi-Netzwerk nachgewiesen werden. RFP-Stargazin stell- te sich in unterschiedlicher Lokalisation dar (ER, Golgi-Apparat, Synapsen). Eine zuverlässige Kolokalisation von GFP-PIST und RFP-Stargazin konnte nicht gezeigt werden. Weiterhin wurde der Einfluss von chemisch induzierter Langzeitpotenzierung (cLTP) auf die PIST-Lokalisation analysiert. Fluoreszenzmikroskopisch konnte nach cLTP eine leichte Lokalisationsänderung beobachtet werden. Abschließend wurde ein RNA-Interferenz-basiertes PIST-Mangelmodell etabliert, wobei die zelluläre PIST-Expression auf ein Drittel des Kontrollwertes gesenkt wer- den konnte. Die aktuelle Publikationslage deckt sich mit den vorgestellten Ergebnissen. Nach derzeitigem Wissensstand ist PIST ein im Trans-Golgi-Netzwerk lokalisiertes Protein mit der Funktion, seine vielfältigen Interaktionspartner zum richtigen Zeitpunkt auf den richtigen Weg in das vesikuläre Transportsystem zu entlassen.