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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-35604
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2008/3560/


Lokale Proteinbiosynthese von Shank1 in neuronalen Dendriten der Ratte (Rattus norvegicus, Berkenhout 1769)

Falley, Katrin

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Basisklassifikation: 42.15
Institut: Biologie
DDC-Sachgruppe: Biowissenschaften, Biologie
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Kreienkamp, Hans-Jürgen (PD Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 14.12.2007
Erstellungsjahr: 2007
Publikationsdatum: 04.02.2008
Kurzfassung auf Deutsch: Shank1 ist ein wichtiges Gerüstprotein der postsynaptischen Dichte in exzitatorischen Synapsen. Über vielfältige Interaktionspartner verbindet es hier Membran-ständige Rezeptoren mit dem Aktin-Cytoskelett. Die Shank1 mRNA ist u.a. im Hippokampus dendritisch lokalisiert. Ein dendritic targeting element wurde in der 3’untranslatierten Region (UTR) gefunden. Außerdem inhibierte die stark strukturierte 5’UTR die Translation von Reporter-Transkripten. Möglicherweise wird die Translation der Shank1 mRNA während des Transports in die Dendriten also zunächst inhibiert. Entwicklungs- oder aktivitätsabhängig könnte die Inhibition der Shank1-Synthese dann an dendritischen Dornen und Synapsen lokal aufgehoben werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde daher die Regulation des dendritischen mRNA-Transports durch die 3’UTR und der Translationsinhibition durch die 5’UTR untersucht.
Zunächst konnte mittels Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierungen gezeigt werden, dass die endogene Shank1 mRNA in Hippokampus-Neuronen ab dem 8. Tag in Kultur dendritisch lokalisiert ist. Außerdem wurde mit Hilfe von Reporter-Konstrukten und dem sogenannten GFP-MS2-System der 3’UTR-vermittelte mRNA-Transport in lebenden Neuronen visualisiert. Auch der Einfluss RNA-bindender Faktoren wurde untersucht. Dabei zeigte sich, dass der dendritische mRNA-Transport vom Mikrotubuli-assoziierten Motorprotein KIF5C und verschiedenen Spleißvarianten des RNA-bindenden Proteins Staufen1 abhängt. Beide Proteine sind partiell mit endogenen Shank1 mRNA-Granula kolokalisiert.
Untersuchungen zur Shank1-Translation im Luciferase-Reportersystem verdeutlichten, dass die stabile Sekundärstruktur der 5’UTR den inhibierenden Effekt auf die Proteinsynthese nur teilweise erklären kann. Die Mutation von upstream Open Reading Frames (uORFs) führte hingegen zur deutlichen Veränderung der Shank1-Expression. Besonders interessant ist, dass im Rahmen dieser Arbeit innerhalb der 5’UTR ein uORF identifiziert werden konnte, welcher nicht von einem AUG, sondern dem Kodon ACG gestartet wird. Die Mutation dieses non-AUG-Startpunktes führte zur weiteren Inhibition der Shank1-Translation. Außerdem konnte gezeigt werden, dass auch die Nutzung stromabwärts gelegener alternativer Shank1-Startpunkte vom ACG-uORF beeinflusst wird. Die Initiation der Translation für verschiedene Shank1-Isoformen könnte mittels dieses non-AUG-uORFs z.B. nach synaptischer Aktivierung unabhängig von anderen Transkripten reguliert werden.
Die dendritische Lokalisation der Shank1-Transkripte und die komplexe, außergewöhnliche Regulation der Translationsinitiation sprechen für eine wichtige Rolle der lokalen Shank1-Synthese an exzitatorischen Synapsen.

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