Zur Wirkung von Reelin auf die Mikrotubuli-Dynamik in Neuronen

Abstract

Reelin beschleunigt die Polymerisierung der Mikrotubuli Reelin, ein extrazelluläres Matrixprotein, kontrolliert über Modulationen am Zytoskelett die radiale Migration von kortikalen Neuronen im sich entwickelnden Gehirn. Bisher konnten stabilisierende Effekte auf das Aktin-Zytoskelett beschrieben werden, während die Wirkung auf das Mikrotubuli-Zytoskelett weitgehend unbekannt blieb. Nach Ansetzen von Primärzellkulturen wurden in dieser Dissertation per Immunzytochemie und konfokaler Lasermikroskopie spezifisch EB3-Proteine angefärbt und untersucht. EB3-Proteine sind neuronenspezifische, sogenannte Plus-End-Tracking Proteine, die Auf- und Abbauprozesse an den Plus-Enden von Mikrotubuli darstellen können. Die Ergebnisse dieser Dissertation zeigen, dass Reelin die Plus-Enden-Dynamik an wachsenden Mikrotubuli in migrierenden Neuronen steigert, um möglicherweise über diese dynamische Organisation der Mikrotubuli zur richtigen Positionierung der Neurone im sich entwickelnden Isocortex beizutragen. Die intrazelluläre Signalkaskade nach Reelin-Stimulation ist bisher nur unvollständig verstanden. Involviert sind unter anderem der Apolipoprotein E Rezeptor 2 (ApoER2), der Very Low Density Lipoprotein Rezeptor (vldlR), sowie das intrazelluläre Protein Disabled1 (Dab1), welches über nicht-rezeptorassoziierte Tyrosinkinasen der Fyn-und SRC-Familie aktiviert werden kann. Im weiteren Downstream-Mechanismus sind eine Reihe von Rho-GTPasen eingebunden von denen cdc42 und Rac1 als Vermittler des Reelin-Signals bereits bekannt sind. Um den Zusammenhang zwischen cdc42 / Rac1 und der Mikrotubuli-Dynamik zu untersuchen, wurden Plasmide, die für dominant-negatives cdc42 oder Rac1 codieren, genutzt. Wenngleich der Effekt des Reelin-Signals abgeschwächt wurde, konnte gezeigt werde, dass die Dynamik an den Plus-Ende weiter beeinflusst wird. Zuletzt wird in dieser Dissertation das Wissen über neuronales Migrationsverhalten zusammengefasst und die Frage nach einer potentiell möglichen Übertragbarkeit auf das Migrationsverhalten und Metastasierungspotential von Krebszellen untersucht.

Reelin increases microtubule assembly The extracellular matrix protein reelin controls radial migration by modulation of the cytoskeleton. A stabilizing effect on the actin cytoskeleton has been described earlier, while an influence on microtubules remains unclear. In this doctoral thesis EB3 immunostaining in primary neuronal cultures was performed and confocal laser scanning microscopy was used to detect microtubule growth. EB3 is a plus-end-tracking protein that represents activity at the plus ends of microtubules. The results show that reelin increases microtubule assembly by promoting EB3-dynamics at the plus ends of processes of migrating neurons. By influencing the neuronal microtubule system reelin could contribute to the correct positioning of the neurons in the developing isocortex. Intracellular signal cascades of reelin consist of Apolipoprotein E receptor 2 (ApoER2), very low-density lipoprotein receptor (vldlr) and Disabled1 (Dab1), that can be activated by tyrosine kinases like Fyn and SRC. Further downstream proteins are rho-GTPases of whom cdc42 and Rac1 are already known as transmitter of the reelin signal. Exploring the context of cdc42 / Rac1 to the microtubule dynamics plasmids encoding a dominant negative form of cdc42 or Rac1 were used. Although the effect of reelin on microtubule plus end activity decreased, there was still a significant difference between reelin stimulation and controls. Lastly my goal was to summarize knowledge of the different aspects of the neuronal migration and to transfer this knowledge to the migrational behavior of cancer cells and their ability to form metastases.