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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-34372
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2007/3437/


Protein-Protein-Wechselwirkungen im männlichen Genitaltrakt der Säuger (Mammalia) am Beispiel der Profiline und eines G-Protein-gekoppelten Rezeptors

Behnen, Martina

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SWD-Schlagwörter: Profilin , Spermatogenese , Zellskelett , Nebenhoden , Yeast-Two-Hybrid-System
Freie Schlagwörter (Deutsch): HE6/GPR64 , Spermienstrukturen
Basisklassifikation: 42.67 , 44.99 , 35.63
Institut: Biologie
DDC-Sachgruppe: Biowissenschaften, Biologie
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Kirchhoff, Christiane (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 24.08.2007
Erstellungsjahr: 2007
Publikationsdatum: 08.10.2007
Kurzfassung auf Deutsch: Die Dynamik des Aktin-Zytoskletts bildet die Grundlage für die Regulation zweier zentraler Vorgänge des Fortpflanzungsgeschehens, nämlich der Spermatogenese und des transepithelialen Flüssigkeitstransportes in den ableitenden Samenwegen.
Ein Aspekt der Arbeit war die Rolle des HE6-Rezeptors (GPR64) beim Flüssigkeitstransport im proximalen Nebenhoden. Aufgrund seiner Lokalisation in unmittelbarer Nähe zum apikalen Aktin-Zytoskelett der Epithelzellen könnte HE6 am Anfang eines Signaltransduktionsweges stehen, der ein Signal von der adluminalen Seite des Epithels auf das apikale Aktin-Zytosklett und die tight junctions weiterleitet und somit den transzellulären und parazellulären Flüssigkeitstransport reguliert. In dieser Arbeit konnte mit Claudin-10, das durch die gezielte Mutation des HE6-Rezeptors in seiner Expression beeinflusst wird, eine Verbindung des HE6-Rezeptors zu den tight junctions und dem apikalen Aktin-Zytoskelett hergestellt werden.. Eine zunächst vermutete direkte Interaktion des HE6-Rezeptors mit den Profilinen, vor allem dem Profilin IV, konnte in dieser Arbeit dagegen nicht bestätigt werden, so dass die Regulation der Aktin-Dynamik mittels Profilinen, wie in Kirchhoff et al. (2006) angenommen, unwahrscheinlich erscheint. Jedoch wurde mit CRIPT auf Proteinebene ein anderes Zytoskelett-Protein als Interaktionspartner des HE6-Rezeptors ermittelt, das eine Schnittstelle zwischen HE6 und Zytoskelett herstellen und in die intrazelluläre Signaltransduktion involviert sein könnte.
Ein weiterer Aspekt der Arbeit waren die Testis-exprimierten Profiline III und IV und ihre Rolle bei der Ausbildung der spezifischen Zellgestalt der Spermien. Hauptexpressionsort beider Profiline sind die männlichen Keimzellen. Für die mRNAs konnten distinkte Expressionsprofile gezeigt werden, die mit dem Verlauf der Spermatogenese korreliert sind. Während das Profilin III-Gen ein post-meiotisches Expressionsmuster aufweist und erst in den haploiden Spermatiden zu finden ist, sind Profilin IV-Transkripte bereits prä-/meiotisch in Spermatozyten nachzuweisen. Auf Proteinebene sind beide Profiline mit der Phase der Spermiogenese korreliert und erst post-meiotisch in Spermatiden vorzufinden. Jedoch sind beide in unterschiedlichen Keimzellstrukturen lokalisiert. Profilin III ist im kompletten Akrosom runder, elongierender und reifer Spermatiden vorzufinden, wohingegen Profilin IV in runden Spermatiden zunächst im akrosomalen Vesikel und in reifen Spermatozoen nur im apikalen Akrosomenbereich lokalisiert ist. Zusätzlich konnte es in einer post-akrosomalen Struktur zwischen Akrosom und Manschette detektiert werden. Diese zeitlich und räumlich unterschiedlichen Expressionsprofile sprechen für distinkte Funktionen der Profiline während der Spermiogenese. Diese Vermutung wurde durch die funktionellen Studien und die Ergebnisse der Yeast Two-Hybrid-Library-Screenings unterstrichen. Hier zeigte sich Profilin III als ein „typisches“ Profilin mit den charakteristischen Aktin- und Poly-Prolin-Bindungseigenschaften, Profilin IV hingegen nicht. Die Interaktion des Profilin III mit Aktin und dem FH-Protein Diaph3 lassen vermuten, dass es sich bei Profilin III um ein regulatorisches Protein des Aktin-Zytoskeletts der Keimzellen handelt. Ebenso wie die Profiline I und II könnte es die Aktin-Dynamik beeinflussen, in dem es in vivo durch Bildung von Profilin-Aktin-Komplexen oder die Bindung an F-Aktin-gebundenes Diaph3, die Aktin-Polymerisationsrate steigert. Bei Profilin III könnte es sich um das „typische“ Aktin-bindende Profilin der männlichen Keimzellen handeln, das durch direkte und indirekte Regulation des Aktin-Zytoskelettes an der morphologischen Differenzierung der Spermatiden, die für die Fertilität des Spermium von grundlegender Bedeutung ist beteiligt ist.
Profilin IV scheint im Unterschied zu Profilin III kein „typisches“ Profilin mit den charakteristischen Aktin- und Poly-Prolin-Bindungseigenschaften zu sein. Schon der phylogenetische Vergleich und die Sequenz-Analyse ließen vermuten, dass Profilin IV aufgrund seiner geringen Homologie zu den anderen Profilinen und kaum konservierten funktionellen Aminosäuren keine charakteristischen Profilin-Interaktionen eingehen kann. Dementsprechend konnte weder in den funktionellen Studien noch im Y2H-Library Screen eine Interaktion mit Aktin oder anderen charakteristischen Profilin-Liganden, wie z.B. Poly-Prolin-Proteinen ermittelt werden. Möglicherweise handelt es sich um eine Profilin-Isoform, die ihre hauptsächliche Funktion in der Signaltransduktion und weniger in der direkten Zytoskelett-Regulation hat.

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