RT Dissertation/Thesis
T1 Deskriptive und funktionelle Analyse der Mitglieder der Calponin-Genfamilie Xclp1, Xclp2 und Xclp3 während der Embryonalentwicklung von Xenopus laevis
A1 Schmalholz,Silke
WP 2009/02/25
AB Die wesentlichen embryonalen Stadien der Wirbeltierentwicklung kennzeichnen sich durch kontrollierte Zellbewegungen. Dazu gehören die Wanderung der Herzvorläuferzellen, die Migration der Neuralleistenzellen (NLZ) nach dem Neuralrohrschluss und vor allem die Zellinterkalationsbewegungen der konvergenten Extension während der Gastrulation und der Neurulation. Mit deren Hilfe werden die Chorda dorsalis, das Neuralrohr und damit die anterio-posteriore Körperachse gebildet, was zur Verlängerung des Embryos führt. Die Inhibition der konvergenten Extensionsbewegungen führt zu schweren Achsen- und Neuralrohrschlussdefekten. 
Die notwendigen morphologischen Veränderungen und die Migration der Zellen beruhen auf der Dynamik ihrer Zytoskelettkomponenten und bedürfen der exakten Regulation der Filamentpolymerisation beziehungsweise der Interaktionen durch Bindeproteine.
Bei der Regulation der konvergenten Extensionsbewegungen wird vor 
allem den sekretierten Wachstumfaktoren der Wnt-Familie eine Rolle zugesprochen. Dabei handelt es sich um die Mitglieder des sogenannten planaren Wnt-Zellpolarisations- (PCP) und des Wnt /Ca2+ -Signalwegs. Deren Zielproteine, d.h. die mit dem Aktin-Zytoskelett direkt interagierenden Effektoren, sind bisher nur zum Teil bekannt.  
In der vorliegenden Arbeit sollten in diesem Zusammenhang die Eigenschaften der Calponin-Proteine als mögliche Regulatoren des Aktin-Zytoskeletts während den Zellumordnungs- und Bewegungsabläufen der embryonalen Entwicklung von Xenopus laevis untersucht werden. Die Proteine der Calponinfamilie sind in der Lage die Aktin-Myosinkontraktion inhibierend zu beeinflussen. Linear an die Aktinfilamente angelagert stabilisieren diese Proteine zudem das Aktin-Zytoskelett und wirken der Aktindepolymerisation entgegen. 
Durch in situ Detektion von in Xenopus laevis klonierten Xclp1, Xclp2 und Xclp3 wurden erste Erkenntnisse der transkriptionellen Aktivität während der embryonalen Entwicklung gewonnen. Tatsächlich werden die, für die Proteine kodierenden Gene, in den motilen Zellen während der Gastrulation, Neurulation, Herzvorläuferzellmigration und Neuralleistenzell (NLZ)-wanderung exprimiert, wie hier zum ersten mal beschrieben wurde.
Überexpressions- beziehungsweise Missexpressionsexperimente in 
Xenopus laevis sollten der Analyse der embryonalen Proteinfunktion dienen. Das Ausbleiben einer phänotypischen Veränderung in diesen Experimenten, ließ auf eine negative Regulation durch posttranslationale Modifikation wie Phosphorylierung oder eine autoregulatorische Inhibition schließen. Daher wurden potentielle Regulationsdomänen mutiert und Deletionsmutanten der Calponin-Proteine erzeugt. Über- bzw. Missexpressionsexperimente der mutanten Calponin-Proteine resultierten überraschenderweise nicht in phänotypischen Veränderungen der Froschembryonen. 
Dennoch konnte die Aktivität einer Calponin-Deletionsmutanten nachgewiesen werden. Die Überexpression der zweiten, für die Aktinfilamentstabilisierung verantwortlichen Aktinbindedomäne, führte zum Block von NLZ Migration.
Funktionelle Analysen deuteten auf eine starke negative Regulation der embryonalen Calponin-Aktivität, hervorgerufen durch noch unbekannte Signalwege. Die Expressionsanalyse zeigte jedoch, dass embryonale Gewebe, in denen die nichtkanonischen Wnt-Signalwege aktiv sind, Xclp2 und Xclp3 Transkription aufweisen. Damit stellen diese beiden Regulationsproteine der Aktindynamik potentiell neue Effektoren der nichtkanonischen Wnt-Signalwege während der Gastrulation und dem Neuralrohrschluss dar.
K1  
K1 konvergente Extension
K1 Wnt-Signalwege
K1 Aktin-Zytoskelett
K1 Calponin-Proteine 
PP Hohenheim
PB Kommunikations-, Informations- und Medienzentrum der Universität Hohenheim
UL http://opus.uni-hohenheim.de/volltexte/2009/338