Functional analysis of the role of Cdc42 in mammalian skeletal development
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Familienmitglieder der Rho GTPasen der kleinen G Proteine kontrollieren die Dynamik des Zytoskeletts und beantworten extrazelluläre Signale durch Aktivierung einer Vielzahl von Signalkaskaden, die für eine normale Physiologie des Säugetiergewebes wichtig sind. Jüngste Ergebnisse in der Literatur deuten darauf hin, dass Cdc42, ein Prototyp dieser Familie, in der Morphogenese vieler Organe eine wichtige Rolle spielt. Dennoch ist seine Bedeutung in der Skelettentwicklung auf Grund mangelnder tauglicher Tiermodelle unklar. Um die Funktion des Cdc42 in der Skelettentwicklung zu beurteilen, haben wir eine Mäuselinie etabliert, welche eine konditionale Inaktivierung des Cdc42 Gens in Skelettvorläufern durch die Prx1cre transgene Mauslinie zulässt. Der Cdc42 Verlust im Skelett führt zu Osteochondrodysplasien auf Grund geminderter hypertropher Chondrozyten Differenzierung und Osteoblasten Differenzierung. Wir ermittelten, dass das Cdc42 Signaling die Expression von Ihh und Runx2, zwei Mastergenen für Chondrogenese und Osteobstastenreifung, verändert. Weiter konnten wir Cdc42 als einen kritischen Faktor bei der Polaritätsausbildung der Wachstumsplatte in den sich entwickelnden Röhrenknochen identifizieren. Mechanistisch ist dieser Phänotyp abhängig von der Cdc42 regulierten Aktindynamik durch die Kontrolle der Cofilin Aktivierung. Außerdem konnten wir eine Funktion des Cdc42 bei der Autopodausbildung durch die Regulation der Bmp-abhängigen interdigital Apoptose finden. Letztlich konnten wir durch die Herstellung Cdc42 und Rac1 doppel mutanter Mäuse zeigen, dass diese Rho GTPasen synergistisch auf die Skelettmorphogenese wirken. Unsere Daten liefern Argument, dass Cdc42 und Rac1 den Chondrozyten- und Osteoblastenphänotyp koordinieren, in dem sie Reifungsprozesse, die essentiell für die Skeletogenese sind, stimmulieren. Diese Ergebnisse leisten einen Beitrag für ein besseres Verständnis der Skelettentwicklung und haben möglicherweise therapeutische Relevanz für Osteochondrodysplasien im Menschen.
