Dokument: Evc2 reguliert die Hedgehog Signaltransduktion in primären Zilien

Titel:	Evc2 reguliert die Hedgehog Signaltransduktion in primären Zilien
Weiterer Titel:	Evc2 regulates Hedgehog Signaling at Primary Cilia
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=24465
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20130411-180959-2
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Dorn, Karolin [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 16,72 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 04.04.2013 / geändert 04.04.2013
Beitragende:	Prof. Dr. Rüther, Ulrich [Gutachter] Prof. Dr. Klein, Thomas [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Bei primären Zilien handelt es sich um Membranfortsätze eukaryotischer Zellen, deren Funktion im Gegensatz zu motilen Zilien in der Signalaufnahme und Signalvermittlung besteht. Als „Zell-Antennen“ spielen sie eine wichtige Rolle für die Entwicklung vieler Organismen und Funktionsstörungen des primären Ziliums können zu schwerwiegenden Krankheiten, den so genannten Ziliopathien, führen. Einer Vielzahl der Symptome von Ziliopathie-Patienten liegt eine Störung des Hedgehog (Hh)-Signalwegs zu Grunde, da viele Komponenten dieses Signalweges in Zilien lokalisiert sind und daher die Hh Signaltranduktion nur in intakten Zilien stattfinden kann. In den vergangenen Jahren konzentrierte sich die Forschung in diesem Feld vor allem auf die phänotypische Charakterisierung von Ziliendefekten und die Identifizierung von Zilien-lokalisierten Signalproteinen. Die biochemischen Mechanismen, die den Ziliopathien zu Grunde liegen sind unklar und keinerlei biochemische Interaktionen zwischen Hh Proteinen und Ziliopathie-Proteinen konnten bislang gefunden werden. Im Zuge der vorliegenden Doktorarbeit sollten die biochemische Grundlagen der beiden Ziliopathien Ellis van Creveld Syndrom (EvC) und Weyers Acrofaciale Dysostosis (Weyers) untersucht werden. Im Unterschied zu anderen Ziliopathien zeichnen sich diese beiden Krankheiten durch die Besonderheit aus, dass die Zilien sowohl strukturell als auch funktional normal sind. Innerhalb dieser Doktorarbeit konnte gezeigt werden, dass Evc2 – ein Protein, welches in Patienten mit EvC und Weyers mutiert ist – mit dem Hh Protein Smoothened (Smo) interagiert. Die Bildung dieses so genannten „Hedgehog Signal Komplexes“ (HSK) wird durch den Hh Liganden Shh ausgelöst und ist lokal auf eine Region innerhalb des Ziliums beschränkt. Bei dieser Region handelt es sich um ein zuvor unbekanntes Sub-Kompartiment am distalen Ende des primären Ziliums, das auf Grund der spezifischen Lokalisierung von Evc und Evc2 als EvC Zone bezeichnet wurde. Es konnte gezeigt werden, dass Evc2-Mutanten, die zwar im Zilium lokalisiert sind aber nicht auf die „EvC Zone“ beschränkt sind, einen dominant-negativen Effekt auf den Hh Signalweg ausüben. Evc2 ist ein positiver Regulator innerhalb des Hh Signalweges, der seine Funktion zwischen Smo und den beiden negativen Regulatoren Proteinkinase A und Suppressor of Fused ausübt und daher für alle Aspekte der Signaltransduktion durch Smo benötigt wird. Mit Hilfe der erworbenen Kenntnis über Evc2 und durch die Analyse verschiedenster Evc2-Mutanten konnten außerdem die molekularen Mechanismen die zu den beiden Ziliopathien Ellis van Creveld Syndrom und Weyers Acrofaciale Dysostosis führen, entschlüsselt werden. Primary cilia are non-motile cell surface protrusions found on most cells in our bodies and are important signaling centers during development. A number of human diseases, called “ciliopathies”, are caused by defects in cilia structure or function. Patients suffering from these syndromes display pleiotropic phenotypes affecting nearly all organ systems, highlighting the profound role of primary cilia in human physiology. A subset of the phenotypes seen in ciliopathy patients can be attributed to defective Hedgehog (Hh) signaling, a signaling pathway that critically depends on primary cilia as most Hh pathway proteins are localized to primary cilia. The ciliary localization of the Hh components is dynamically influenced by the Hh ligands such as Sonic Hedgehog (Shh). While considerable work has focused on the phenotypic consequences of defects in cilia and on the localization of signaling proteins in cilia, the biochemical mechanisms driving signal transduction at cilia remain poorly understood and only few biochemical interactions have been described between ciliopathy proteins and core components of the Hh pathway. The present study aimed at investigating the biochemical mechanisms how two ciliopathies, Ellis van Creveld Syndrome and Weyers Acrofacial Dysostosis that are characterized by ultra-structurally normal cilia, lead to defects in Hh signaling. Evc2, a ciliary protein that is defective in these ciliopathies, was found to associate with the Hh protein Smo after activation of the pathway. The formation of this Smo-Evc2 complex is under rigorous spatial control, being restricted to a distinct ciliary compartment, which was named the “EvC Zone”. Mutant Evc2 proteins that localize in cilia but are displaced from the EvC Zone are dominant inhibitors of Hh signaling. Disabling Evc2 function blocks Hh signaling at a specific step between Smo and the downstream regulators Protein Kinase A and Suppressor of Fused, preventing activation of the Gli transcription factors. Thus, the Smo-Evc2 signaling complex at the EvC Zone is required for Hh signal transmission and elucidates the molecular basis of Ellis van Creveld Syndrome and Weyers Acrofacial Dysostosis.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Entwicklungs- und Molekularbiologie der Tiere
Dokument erstellt am:	11.04.2013
Dateien geändert am:	11.04.2013
Promotionsantrag am:	02.10.2012
Datum der Promotion:	07.12.2012