Lipidtransport bei marinen Anneliden: Lipopoteine und Lipoproteinrezeptoren
Final Report Abstract
1. Das diskoidale Lipoprotein von Nereis virens wird als geschlechtsunspezifisches Lipoprotein von mehreren Zelltypen und Geweben und auch in die Keimzellen aufgenommen. Mit Hilfe einer Immunaffinitätssäule konnten wir aus Membranextrakten von Hautmuskelschlauch, Darm, freien Cölomzellen (Elaeozyten), Oozyten und Spermatogonien eine Rezeptorfraktion gewinnen, mit der durch Ligandenblot der Lipoproteinrezeptor identifiziert werden konnte. Für Spermatogonien konnten wir so erstmals die Fähigkeit zur Aufnahme von exogenen Lipiden zeigen. 2. Der Lipoproteinrezeptor besitzt im nativen Zustand ein Molekulargewicht (MW) von 116 kDa. Für die Oozyte konnten wir zeigen, dass dieses MW des Lipoproteinrezeptors sich von dem des bekannten Vitellogeninrezeptors (190 KDa) unterscheidet und die beiden Liganden (Lipoprotein und Dotterprotein) nicht kreuz reagieren. Die Oozyte verfügt also über mindestens zwei unterschiedliche Lipoproteinrezeptoren mit unterschiedlicher Spezifität. Dieser Befund ist nicht selbstverständlich, da selbst bei Vertebraten Lipoproteinrezeptoren oft eine breite Substratspezifität besitzen. 3. Die Rezeptorbindung ist abhängig von intakten, intramolekularen Disulfidbrücken und benötigt Ca++ zur Ligandenbindung; dies spricht zusammen mit dem Molekulargewicht für das Vorhandensein eines LDL-Rezeptors. 4. Der Rezeptor ist durch seine Bindung von Concanavalin A and Erdnuss-Lektin sowohl N- als auch o-glycosyliert. Die Glycosylierung zeigt sich aber nur im reduzierten Zustand und ist unter nativen Bedingungen nicht nachweisbar. Diesen Befund können wir bisher noch nicht erklären. 5. Für die Oozyten konnten wir zeigen, dass fluoreszenzmarkiertes Lipoprotein und damit auch die aufgenommenen Lipide in die Dottergranula eingelagert werden. Kolokalisationsversuche zeigten, dass Dotterprotein und Lipoprotein im gleichen Endocytoseweg transportiert werden. Durch den Dynamininhibitor Dynasore - bisher nur bei Vertebraten Zellkulturen getestet - lässt sich der Endocytoseprozess auch bei Polychaeten-Oozyten blockieren. 6. Da in den Dottergranula keine Lipidtröpfchen und somit keine umfangreichen Lipidspeicher vorhanden sind (abgesehen von den an das Dotterprotein gebundenen Lipiden), können wir vermuten, dass die Lipide in den Dottergranula zunächst abgebaut, nach dem Export von Fettsäuren und Glycerin in das Cytoplasma der Oozyte exportiert und dort zur Neusynthese von Neutral- und Phospholipiden verwendet werden. 7. Auch die Elaeozyten und Spermatogonlenstadien nehmen markiertes Lipoprotein auf. In anderen Geweben (Darm und Muskel) konnten wir in Kultur keine Aufnahme von fluoreszenzmarkiertem Lipoprotein nachweisen; da jedoch im Ligandenblot ein Rezeptor nachweisbar ist, sind diese Gewebe vermutlich ebenfalls Zielorte des Lipidtransports. 8. Das Lipoprotein wird nach der Aufnahme in die Zelle abgebaut, da wir in Westernblots mit Ausnahme der Spermatogonlenstadien nur Abbauprodukte des Lipoproteins finden konnten. Der Endocytoseweg verläuft also anders als bei den Insekten, bei denen ein Transferrin-ähnlicher Endocytoseweg vorkommt, in dem das Lipoprotein die Zelle verlässt und zur erneuten Lipidaufnahme eingesetzt werden kann. 9. Lipidanalysen von Oozyten, Elaeozyten und SPG zeigen, dass diese übenwiegend Neutrallipide speichern. Da aber das Lipoprotein übenwiegend Phospholipide transportiert; ist ein Umbau der aufgenommenen Lipide wahrscheinlich. Erste Versuche mit der fluoreszenzmarkierten Fettsäure BODIPY C-12 zeigen, dass Oozyten und Elaeozyten diese Fettsäure zur Neusynthese von Neutral- und Phospholipiden nutzen können.
Publications
- (2007) Lipoprotein-mediated lipid transport during gametogenesis in Nereidid polychaetes. Abstract, Int. Congress on Invertebrate Reproduction and Development, Panama City, Panama
U. Hoeger, B. Felber, S. Schenk
- (2008) Lipoprotein receptors in the polychaete Nereis virens. Abstract, Deutsche Zoolog. Gesellschaft, Jena
S. Schenk and U. Hoeger
- (2008) Lipoprotein-mediated lipid uptake in oocytes of Platynereis dumerilii (Polychaeta). Abstract, Deutsche Zoolog. GeseHschaft, Jena
U. Hoeger
- (2008) Struktur und Funktion des Lipoproteins von Nereis virens (Annelida)
Schenk, S.
- (2009): Lipoprotein mediated lipid uptake in oocytes of polychaetes (Annelida). Cell Tissue Res.
S. Schenk, U. Hoeger
(See online at https://doi.org/10.1007/s00441-009-0817-7)
