Regulation of N-cadherin trafficking during cortical development
Final Report Abstract
Die Bildung eines Axons ist ein wesentlicher Schritt während der Differenzierung von Neuronen. Neugebildete Neurone sind zunächst multipolar und bilden mehrere Neurite ehe sie eine polarisierte Morphologie mit einem einzelnen Axon annehmen. Primäre Kulturen dissoziierter Neuronen des Cortex oder Hippocampus haben es als Modellsystem für die neuronale Differenzierung ermöglicht, viele der zellulären und molekularen Mechanismen aufzuklären, die dieser neuronalen Polarisierung zugrunde liegen. Die GTPasen Rap1A und Rap1B (Rap1) sind Teil eines Signalwegs, der die Bildung von Axonen steuert. Ihr Ausschalten führt zu einem Verlust von Axonen während der embryonalen Entwicklung des Gehirns und in kultivierten Neuronen. Bisher wenig verstanden ist aber, welche Effektoren diese Funktion vermitteln. Für die Bildung von Axonen spielt die Vergrösserung der Membranoberfläche durch die Exozytose spezialisierter Vesikel eine wichtige Rolle. Diese Vesikel werden vor ihrer Fusion mit der Zellmembran von dem Exocyst Komplex an der Zellmembran verankert. Die Funktion des Exocyst Komplexes wird durch Phospholipide und GTPasen wie RalA reguliert. Inaktivierung von Rap1 beeinträchtig die Funktion und Expression von N-Cadherin, das für die Polarisierung der Neurone und deren Migration entlang der Radialgliazellen notwendig ist. Es ist jedoch unklar, wie der Umsatz oder die Exozytose von N-Cadherin während der neuronalen Differenzierung von Rap1 reguliert werden. Vorhergehende Studien lassen vermuten, dass dies durch Ral GTPasen bzw. deren GEFs (RalGEFs) erfolgt, die Effektoren von Rap1 sind. In diesem Projekt wurde die Funktion von Rap1, RalGEFs und Lipid-Kinasen für die Axonbildung untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass RalGEFs als Effektoren von Rap1 für die Bildung von Axonen durch die Aktivierung von Ral GTPasen notwendig sind. Das Ausschalten der RalGEFs verhindert wie die Inhibition von Ral GTPasen die Bildung von Axonen. Die Lipid-Kinase Phosphatidylinositol-4-Phosphat 5-Kinase wirkt dagegen als negatives Signal und beschränkt die Aktivierung des Rap1 Signalwegs auf einen Neuriten.
