Dokument: The ESCRT Machinery regulates Retromer dependent Transcytosis of Septate Junction Components in Drosophila

Titel:	The ESCRT Machinery regulates Retromer dependent Transcytosis of Septate Junction Components in Drosophila
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=55041
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20201222-094343-6
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Pannen, Hendrik [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 41,39 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 14.12.2020 / geändert 14.12.2020
Beitragende:	Prof. Dr. Klein, Thomas [Gutachter] Jun.-Prof. Dr. Beller, Mathias [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	ESCRT vermittelte Bildung intraluminaler Vesikel an reifenden Endosomen ist eine Voraussetzung für vollständige Degradation von Transmembranproteinen. Viele Signalwege benötigen für die Regulation der Signalwirkung endosomale Degradation von Rezeptoren oder Liganden. Daher induziert ein Ausfall der ESCRT Funktion in Drosophila Imaginalscheiben durch Fehlregulierung verschiedener Signalwege Apopotose, Überproliferation und neoplastische Transformation des Gewebes. Während die Signalprozesse, welche bei ESCRT-Ausfall Apopotose und Überproliferation einleiten gut untersucht sind, so ist es noch unklar, wie es zum Verlust der Zellpolarität und epithelialen Integrität kommt. Insbesondere, ob ESCRT benötigt wird um Zell-Zell-Kontakte (Junctions) aufrechtzuerhalten ist nicht bekannt. Um Einblicke in die neoplastische Transformation ESCRT defizienten Gewebes zu erlangen, wurde in dieser Arbeit Transmissionselektronenmikroskopie verwendet, um potentielle Effekte des ESCRT Ausfalls auf die Integrität der Junctions zu analysieren. Diese Analyse zeigte, dass die Integrität der Septate Junctions (SJ), jedoch nicht die der Adherens Junctions, sensibel auf Reduktion der ESCRT-III Kernkomponente Shrub reagierte. Shrub wurde benötigt, um eine hohe Dichte von Septa in Flügelimaginalscheiben aufrechtzuerhalten. Zudem konnte gezeigt werden, dass der Transport des Claudins / der SJ Komponente Megatrachea (Mega) zu der SJ die Funktion von Shrub benötigt. Dieses Ergebnis ist überraschend, da es eine neue, nichtdegradative ESCRT Funktion in der Aufrecht-erhaltung einer essentiellen epithelialen Struktur darstellt. Desweiteren konnte gezeigt werden, dass durch Reduktion der ESCRT Aktivität der sogenannte cargo selective complex (CSC) der endosomalen Recyclingmaschinerie Retromer von apikal lokalisierten und dynamischen Vesikeln zu basalen, statischen Endosomen mislokalisiert wurde. Diese CSC positiven Endosomen enthielten zudem Mega, was nahelegt, dass Retromer möglicherweise für den Export Megas aus dem Endosom benötigt wird. Tatsächlich konnte gezeigt werden, dass der Retromer CSC nicht nur den Transport von Mega, sondern auch vieler weiterer SJ Komponenten zu der apikalen Membran reguliert. Demzufolge sind sowohl ESCRT als auch Retromer in Flügelimaginalscheiben notwendig, um das proliferierende Gewebe mit neu synthetisierten SJ Komponenten zu versorgen. Die hier dargestellten Ergebnisse fördern das Verständnis des pleiotropen ESCRT Phänotyps in Drosophila Imaginalscheiben und stellen zudem neue Funktionen der ESCRT und Retromer endosomalen Maschinerien in der Aufrechterhaltung von SJ vor. ESCRT mediated formation of intraluminal vesicles at maturing endosomes is a crucial prerequisite to transmembrane protein degradation. Many cellular signaling pathways rely on endosomal degradation of receptors for physiological homeostasis. Consistently, misregulation of signaling pathways induced by ESCRT loss of function causes Drosophila imaginal discs to induce apoptosis, overproliferate and grow into disorganized neoplastic tumors. While the signaling events leading to apoptosis and overproliferation in ESCRT deficient imaginal disc tissue are well understood, the processes resulting in apparent loss of cell polarity and multilayering of the epithelium remain obscure. Specifically, whether ESCRT function is required for maintenance of cell-cell junctions is unknown. To gain insights into neoplastic transformation of ESCRT deficient imaginal disc tissue, transmission electron microscopy was used in this thesis to analyze potential effects of ESCRT depletion on cell junction integrity prior to tissue multilayering. This analysis revealed that the Septate Junction (SJ), but not the Adherens Junction (AJ), is very sensitive towards depletion of the ESCRT-III core component Shrub. Shrub was required to maintain a high density of electron-dense septa in wing imaginal discs and was subsequently shown to function in biosynthetic delivery of the Claudin Megatrachea (Mega) to the SJ. This finding is surprising, since it outlines a novel, non-degradative ESCRT function in the maintenance of a crucial epithelial structure. Furthermore, it was found that upon depletion of ESCRT function, the cargo selective complex (CSC) of the endosomal recycling machinery Retromer was displaced from dynamic apically localized vesicles and accumulated on aberrant basal endosomes that contained Mega. Basal trapping of Mega and CSC components on endosomes suggested that Retromer might be required for endosomal export of Mega. Indeed, CSC function was found to be necessary not only for transport of Mega but also several other core SJ components to the plasma membrane. Thus, both ESCRT and Retromer functions at the endosome are required for supplying the proliferating wing disc cells with newly synthesized SJ components. Together, the findings presented in this thesis advance the understanding of the pleiotropic ESCRT deficiency phenotype in Drosophila imaginal discs and also unravel novel functions of the ESCRT and Retromer endosomal machineries in maintenance of SJ integrity.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Genetik
Dokument erstellt am:	22.12.2020
Dateien geändert am:	22.12.2020
Promotionsantrag am:	13.10.2020
Datum der Promotion:	23.11.2020