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Titel: Untersuchung des Proteins Muskelin im Nervensystem von Mus musculus
Sprache: Deutsch
Autor*in: Heisler, Frank Friedrich
Schlagwörter: Neurobiologie; Muskelin; GABAA-Rezeptor; Dynein; Myosin VI
Erscheinungsdatum: 2009
Tag der mündlichen Prüfung: 2009-10-09
Zusammenfassung: 
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden die intrazellulären Transportprozesse der Proteine Muskelin und GABAA-Rezeptor in Mus musculus untersucht.
Der GABAA-Rezeptor ist wesentlich an schneller synaptischer Inhibition in Gehirnen der Säugetiere beteiligt. Es handelt sich um einen ligandengesteuerten Ionenkanal, der die Permeabilität der postsynaptischen Membran für Chlorid-Ionen nach Bindung von GABA erhöht. GABAA-Rezeptoren an der Zelloberfläche unterliegen einem kontinuierlichen Austausch durch Clathrin-vermittelte Endozytose, über ihren Transport nach der Internalisierung ist jedoch wenig bekannt. Muskelin ist ein intrazelluläres Protein mit einer in Gehirnen der Säugetiere noch unbekannten Funktion. Es verfügt jedoch über unterschiedliche Interaktionsdomänen und wurde als direkter Interaktionspartner der alpha1-Untereinheit des GABAA-Rezeptors identifiziert. Beide Proteine kolokalisieren partiell an inhibitorischen Postsynapsen.

Das Ziel der Arbeit war es daher, die biologische Funktion von Muskelin im Hinblick auf die Interaktion mit der GABAA-Rezeptor alpha1-Untereinheit zu untersuchen. Hierfür konnte zum ersten Mal eine Muskelin Knockout Mauslinie etabliert werden. Bei den homozygoten (-/-) Muskelin Knockout Mäusen wurde eine Aufhellung der Fellfarbe beobachtet. Dies weist auf die Beteiligung von Muskelin an aktiven Transportvorgängen hin, da ähnliche Phänotypen aus einer Störung des Motorprotein-vermittelten Transports von Melanosomen resultieren. Dementsprechend konnte der retrograde Kotransport von Muskelin und der GABAA-Rezeptor alpha1-Untereinheit nachgewiesen werden. Außerdem wurde zytoplasmatisches Dynein als ein in vitro-Interaktionspartner des GABAA-Rezeptor-Muskelin Komplexes identifiziert, welches den retrograden Transport entlang von Mikrotubuli in Richtung Zellsoma vermittelt. Die Inhibition der Dyneinmotor-Funktion, die Depolymerisation von Mikrotubuli sowie die Depletion von Muskelin führten zur Akkumulation des GABAA-Rezeptors in intrazellulären Vesikeln beziehungsweise zur reduzierten lysosomalen Degradation des Rezeptors. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass Muskelin den in vitro-Proteinkomplex stabilisiert. Muskelin scheint daher an dem Dynein-vermittelten Transport des GABAA-Rezeptors zu Lysosomen beteiligt zu sein. Neben zytoplasmatischem Dynein wurde Myosin VI als weiterer in vitro-Interaktionspartner des GABAA-Rezeptor-Muskelin Komplexes identifiziert. Es ist bekannt, dass Myosin VI den Kurzstreckentransport von internalisierten Transmembranproteinen entlang der Aktinfilamente des zellulären Kortex vermitteln kann. Dementprechend wurde nach Depolymerisation der Aktinfilamente eine reduzierte Degradation des GABAA-Rezeptors festgestellt. Des Weiteren führte die Depletion von Muskelin per se zu einer Akkumulation des GABAA-Rezeptors an der Zelloberfläche. Es konnte gezeigt werden, dass diese Akkumulation auf eine beeinträchtigte Internalisierung des GABAA-Rezeptors in Muskelin Knockout Mäusen zurückzuführen ist.

Entsprechend der identifizierten in vitro-Interaktionen konnte ein Modell des retrograden GABAA-Rezeptor-Transports entwickelt werden. Hierbei scheint Muskelin einerseits frühe endozytotische Prozesse des GABAA-Rezeptors vermittelt von Myosin VI, andererseits späte endozytotische Prozesse vermittelt von Dynein, zu beeinflussen. Muskelin könnte daher ein Protein darstellen, das am intrazellulären Transport des GABAA-Rezeptors entlang der Aktinfilamente als auch Mikrotubuli beteiligt ist.
Die Ergebnisse dieser Arbeit erweitern somit das gegenwärtige Verständnis der intrazellulären Transportprozesse des GABAA-Rezeptors und beschreiben darüber hinaus erstmals eine Funktion von Muskelin im Gehirn von Säugetieren. Außerdem stellen sie einen Ausgangspunkt zur Erforschung der Verknüpfung unterschiedlicher Motorprotein-Systeme dar.
URL: https://ediss.sub.uni-hamburg.de/handle/ediss/3032
URN: urn:nbn:de:gbv:18-46879
Dokumenttyp: Dissertation
Betreuer*in: Kneussel, Matthias (Prof. Dr.)
Enthalten in den Sammlungen:Elektronische Dissertationen und Habilitationen

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