Dokument: Analyse der liganden-unabhängigen Aktivierung des Notch Rezeptors in lgd Mutanten und der liganden-anhängigen Aktivierung des Notch Rezeptors während der Flügelentwicklung in Drosophila
| Titel: | Analyse der liganden-unabhängigen Aktivierung des Notch Rezeptors in lgd Mutanten und der liganden-anhängigen Aktivierung des Notch Rezeptors während der Flügelentwicklung in Drosophila | |||||||
| Weiterer Titel: | Analysis of the ligand-independent activation of the Notch receptor in lgd mutants and the ligand-dependent activation of the Notch receptor during wing development in Drosophila | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=26679 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20130904-073343-3 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Troost, Tobias Felix [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Klein, Thomas [Gutachter] Prof. Dr. Aberle, Hermann [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | Notch, lgd, endosomaler Transport | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | Frühere Arbeiten zeigten, dass die Störungen im späten Verlauf des endosomalen Transportwegs durch den Funktionsverlust des Tumorsuppressorgens lethal (2) giant discs (lgd) oder der ESCRT I‐III Komplexe zu einer liganden‐unabhängigen Aktivierung des Notch‐ Signalwegs in allen Zellen der Imaginalscheiben in Drosophila melanogaster führt (Childress, Acar et al. 2006, Gallagher und Knoblich 2006, Jaekel und Klein 2006). Die Störung im endosomalen Transport führt in lgd mutanten Zellen zur Akkumulation des Notch Rezeptors in reifen Endosomen. Die EM Analyse zeigte, dass lgd Zellen vergrößerte MVBs enthalten. Darüber hinaus zeigen lgd mutante Zellen eine Verzögerung im Abbau von Transmembranproteinen, die in der Plasmamembran lokalisiert sind. lgd kodiert ein Mitglied einer unbekannten Proteinfamilie, deren Mitglieder eine C2 Domäne und vier DM14 Wiederholungen mit unbekannter Funktion enthalten. Die detailierte Struktur‐ Funktionsanalyse von Lgd offenbarte, dass die DM14 Domänen für die Funktion von Lgd essentiell sind und redundant wirken. Weiterhin zeigte die Analyse, dass die DM14 Domänen die spezifische Funktion von Lgd vermitteln und die C2 Domäne für die subzelluläre Lokalisation von Lgd benötigt wird. Lgd interagiert mit dem ESCRT III Protein Shrub direkt über die DM14 Domänen (Troost et al. 2012). Es konnte gezeigt werden, dass die Interaktion für die Funktion in vivo von Bedeutung ist. Daher trägt Lgd zur Funktion des ESCRT‐III Komplexes bei. Die genetischen Studien in dieser Arbeit weisen daraufhin, dass die Aktivität von Shrub und anderen ESCRT Komponenten für die Aktivierung von Notch in lgd mutanten Zellen benötigt wird. Die weitere Untersuchung der Folgen des Genfunktionsverlust von lgd und der Erfordernisse für die auftretende Aktivierung des Notch‐Signalwegs zeigt, dass die Aktivierung unabhängig von Kuz und den EGF‐Wiederholungen des Notch Rezeptors stattfindet. Weiterhin zeigten die Ergebnisse, dass die Aktivierung von Notch in lgd mutanten Zellen im Lysosom stattfindet und die endosomale Reifung notwendig ist.
Die Flügelentwicklung in Drosophila erfordert die Aktivierung von Wg in einem schmalen Streifen entlang der Grenze von Fringe (Fng) exprimierenden und nicht‐exprimierenden Zellen. Die Fringegrenze (FG) stimmt mit der dorso‐ventralen (D/V) Grenze der Flügelimaginalscheibe überein. Die Induktion der Expression von Wg wird durch die Interaktionen von dorsalen und ventralen Zellen durch den Notch‐Signalweg vermittelt. Es scheint, dass die beiderseitigen Signale von dorsalen und ventralen Zellen, durch die Notch Liganden Serrate (Ser) bzw. Delta (Dl) eine symmetrische Wg Domäne etablieren, die beiderseits der D/V Grenze liegt. Die gerichtete Signale der Liganden benötigt die Modifizierung von Notch in dorsalen Zellen durch die Glykosyltransferase Fng und die beschränkte Expression der Liganden, mit Ser Expression auf der dorsalen und Dl Expression auf der ventralen Seite der Flügelanlage. Der Mechanismus des Notch‐Signalwegs an der FG wurde in Bezug auf die Interaktionen von Fng, Ser und Dl während der Flügelentwicklung an einer ektopischen FG und an der D/V Grenze untersucht. Es zeigte sich, dass der Notch‐ Signalweg anfänglich in einer asymmetrischen Weise auf einer Seite der FG angeschaltet wird. Während dieser anfänglichen, asymmetrischen Phase wird nur ein Ligand benötigt. Ser leitet die Aktivierung des Notch‐Signalwegs an der D/V Grenze und Dl an der ektopischen FG ein. Die Analyse legt nahe, dass Fng auch einen positiven Effekt auf das Signal von Ser hat. Aufgrund der ergänzten Eigenschaften wird die differentielle Expression der Liganden im gängigen Modell nicht für die Beschränkung der Aktivität des Notch‐Signalwegs auf die FG benötigt.Previous work showed that endosomal trafficking defects by loss of function of lethal(2) giant discs (lgd) or ESCRT I‐III lead to ligand‐independent activation of the Notch signaling pathway in imaginal disc cells in Drosophila melanogaster (Childress, Acar et al. 2006, Gallagher und Knoblich 2006, Jaekel und Klein 2006). The endosomal defects in lgd mutant cells (lgd cells) leads to accumulation of Notch in mature endosomes. Ultrastructural analysis by electron microscopy showed, that lgd cells contain enlarged multi vesicular bodies (MVBs). Lgd encodes a member of an unknown protein family with a C2 domain and four DM14 repeats of unknown function. A detailed structure‐/function analysis revealed that the DM14 domains are essential and act redundantly. The DM14 domains mediate the specific function of Lgd while the C2 domain is important for subcellular localization and stability of the protein. Lgd interacts directly with the ESCRT‐III component Shrub via the DM14 domains (Troost, Jaeckel et al. 2012). It was furthermore shown that this interaction is important in vivo and therefore Lgd is involved in the function of the ESCRT‐III complex. Genetic studies in this work showed that activity of Shrub and other ESCRT components is required for the activation of Notch in lgd cells. Further analysis showed that the activation of Notch in lgd cells is not only independent of the ligands but also independent of kuz, while γ‐secretase activity is required. Endosomal maturation and fusion with the lysosome are further requirements for the activation of Notch in lgd cells, which indicates that Notch is activated in lysosomes in lgd cells. Wing development in Drosophila requires the activation of Wg in a narrow stripe along the boundary of Fringe‐(Fng) expressing and non‐expressing cells. The Fringe boundary (FB) conincides with the dorsal‐ventral (D/V) boundary of the wing imaginal disc. The induction of Wg expression is mediated by the interactions of dorsal and ventral cells through the Notch signaling pathway. It seems that mutual signaling from dorsal and ventral cells through the Notch ligands Serrate (Ser) and Delta (Dl) establish a symmetrical domain of Wg on both sides of the D/V boundary. The polarized signals of the ligands require the modification of Notch in dorsal cells by the glycosyltransferase Fng and the restricted expression of the ligands, with Ser expression on the dorsal side and Dl on the ventral side of the wing anlage. The mechanism of Notch signaling at an FB was analysed with respect to the interactions of Fng, Ser and Dl throughout wing development. It was shown, that Notch signaling is initiated asymmetrically on one side of the FB. During this initial asymmetric phase only one ligand is required. Ser initiates activation of the Notch signaling pathway at the D/V boundary and Dl at the ectopic FB. The analysis points to a positive effect on Ser signaling by Fng. Differential expression of the ligands is not required for the restriction of Notch activity at an FB. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Genetik | |||||||
| Dokument erstellt am: | 04.09.2013 | |||||||
| Dateien geändert am: | 04.09.2013 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 16.04.2013 | |||||||
| Datum der Promotion: | 12.06.2013 |
