Dokument: Charakterisierung Ca2+-bindender Proteine und deren Isoformen in der Regulation der Muskelkontraktion und Actindynamik bei Tardigraden, Onychophoren und Anneliden

Titel:	Charakterisierung Ca2+-bindender Proteine und deren Isoformen in der Regulation der Muskelkontraktion und Actindynamik bei Tardigraden, Onychophoren und Anneliden
Weiterer Titel:	Characterization of Ca2+ -binding proteins and their isoforms in the regulation of muscle contraction and actin dynamics in tardigrades, onychophorans and annelids
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=52292
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20200309-093739-0
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Dr. Thiruketheeswaran, Prasath [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 2,94 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 16.02.2020 / geändert 16.02.2020
Beitragende:	Prof. Dr. D'Haese, Jochen [Gutachter] Prof. Dr. Lammert, Eckhard [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	In der vorliegenden Arbeit wurden Ca2+-bindende Proteine und deren Isoformen, die an der Muskelkontraktion, Muskelerschlaffung sowie der Modulation des Actins beteiligt sind, hinsichtlich ihrer Unterschiede in der Regulation, Struktur und ihrer zellulären Lokalisation charakterisiert. Neben der Analyse der regulatorischen Proteine der Muskulatur bei Tardigraden (Bärtierchen) und Onychophoren (Stummelfüßer), lag der Schwerpunkt bei löslichen Ca2+-bindenden Proteinen (SCBP) und dem Gelsolin beim Regenwurm Lumbricus terrestris. Zur Klärung der Frage, ob SCBPs in ihrer Funktion dem Vertebraten Parvalbumin gleichen, wurde der Einfluss des SCBPs auf die Ca2+-Regulation analysiert. Weiterhin wurde versucht, die Frage nach der Bedeutung der verschiedenen Actin-Modulator Isoformen des Regenwurms (EWAM) zu beantworten. Beim Regenwurm wurden drei Isoformen des SCBPs charakterisiert und durch Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH) an Gefrierschnitten lokalisiert. Es zeigte sich eine distinkte Verteilung der Expression. Versuche zur funktionellen Bedeutung des SCBPs ergaben, dass das Ca2+ als Signal für die Kontraktion zuerst vom Actomyosin und nicht vom SCBP gebunden wird. Erst hiernach übernimmt das SCBP das Ca2+, welches wiederum durch das sarkoplasmatische Reticulum (SR) dem SCBP entzogen wird. Auf dem Weg zwischen dem Actomyosin und dem SR kann Ca2+-beladenes SCBP durch erleichterte Diffusion den Ca2+-Transport beschleunigen. Für die vier Actin-Modulator Isoformen von L. terrestris konnten vier unterschiedliche Gene und mRNAs identifiziert werden. Die Sequenzanalysen legen eine paraloge Entstehung der Isoformen nahe. Durch FISH konnte auch für die EWAM-Isoformen eine differenzielle Expression gezeigt werden. Die Ergebnisse mit Regenwurm SCBPs unterstützen die Annahme, dass das SCBP als Erschlaffungsfaktor funktionell dem Vertebraten Parvalbumin entspricht. Ähnlich dem Parvalbumin konnte SCBP auch erstmals im Nervengewebe nachgewiesen werden. Die Lokalisation und Quantität von SCBP im Muskelgewebe ist in Übereinstimmung mit den bereits bekannten Analysen des SCBP-Gehaltes. Die unterschiedliche Verteilung der vier EWAM Isoformen entspricht dem SCBP-Gehalt in schnellen und langsamen Muskelzelltypen in der Ring-, Längs- und Kaumagenmuskulatur. Die Bindung an verschiedene Actin Isoformen sowie die Interaktion mit Actin-bindenden Proteinen, könnte die distinkte Expression begründen. In the present work, Ca2+ -binding proteins and their isoforms, which are involved in muscle contraction, muscle relaxation and the modulation of actin, were characterized with regard to their differences in regulation, structure and their cellular localization. In addition to the analysis of the regulatory proteins in tardigrade (water bears) and onychophoran (velvet worms) muscle, the focus was on soluble Ca2+ -binding proteins (SCBP) and the gelsolin in the earthworm Lumbricus terrestris. In order to analyze whether SCBPs function in the same way as the vertebrate parvalbumin, the influence of the SCBPs on the Ca2+ regulation was investigated. Furthermore, attempts were made to clarify the importance of the different actin modulator isoforms of the earthworm (EWAM). In the earthworm, three SCBP isoforms were characterized and localized by fluorescence in situ hybridization (FISH) on frozen sections. A distinct expression pattern was shown. Functional studies showed that Ca2+ as a signal for muscle contraction is first bound by actomyosin and not by SCBP. Thereafter, SCBP takes over the Ca2+ and the Ca2+ bound to SCBP can be deprived by the ATP-dependent Ca2+ uptake of the sarcoplasmic reticulum (SR). On its way between the actomyosin and the SR, Ca2+ loaded SCBP can accelerate the Ca2+ flux by facilitating Ca2+ diffusion. Four different genes and mRNAs were identified for the four actin modulator isoforms from L. terrestris. The sequence analysis suggest that the four EWAM genes are paralogs and may be the result of duplication events. FISH analysis showed a differential expression pattern for the EWAM isoforms. The results with earthworm SCBPs support the assumption that the SCBP functionally corresponds to the vertebrate parvalbumin as a relaxation factor. Similar to parvalbumin, SCBP could also be localized in nerve tissue for the first time. The localization and quantity of SCBP in muscle tissue is in agreement with the already known SCBP content. The differential expression pattern of the four EWAM isoforms corresponds to the SCBP content in fast and slow muscle cell types in the ring-, longitudinal- and gizzard muscle. Binding to different actin isoforms and the interaction with actin-binding proteins could explain the distinct expression.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Zoomorphologie, Zellbiologie und Parasitologie
Dokument erstellt am:	09.03.2020
Dateien geändert am:	09.03.2020
Promotionsantrag am:	05.08.2019
Datum der Promotion:	29.01.2020