Tetraspan vesicle membrane proteins: Synthesis and function in Caenorhabditis elegans
Final Report Abstract
Ziel des Projekts war es, die Bedeutung abundanter integraler Vesikelmembranproteine für vesikuläre Transportvorgänge unter besonderer Berücksichtigung neuronaler Impulsübertragung im Modellorganismus Caenorhabditis elegans zu untersuchen. Es handelt sich dabei um die tetraspan vesicle membrane proteins (TVPs), die zwar ubiquitäre Transport-Vesikel-Komponenten sind, deren Bedeutung für Vesikel-Struktur und -Funktion jedoch nur in Ansätzen bekannt ist. Von den drei TVP-Familien, deren Mitglieder jeweils komplexe Zelltyp-spezifische Verteilungsmuster in Vertebraten aufweisen, gibt es in Caenorhabditis elegans lediglich nur ein Mitglied: das Gyrin SNG-1, das Physin SPH-1, und das SCAMP SCM-1. Dies und die Tatsache, dass Caenorhabditis elegans auf Grund seiner vollständigen genomischen und zellulären Charakterisierung und seiner leichten Handhabbarkeit ein idealer und zugleich wohl etablierter Organismus zur Untersuchung von Genotyp-Phänotyp-Korrelationen darstellt, bildeten die Grundlage des Projekts, in dem Grundfragen zur Expression und Funktion von TVPs untersucht werden sollten. Es konnte gezeigt werden, dass diese partiell überlappende, distinkte Verteilungsmuster aurweisen. So wurde SNG-1 hauptsächlich in Neuronen, SPH-1 vorwiegend in der Pharynxmuskulatur, den Enterozyten und dem exkretorischen Kanal und SCM-1 bevorzugt in der Spermatheka, den Coelomozyten, aber auch in einzelnen Neuronen und verschiedenen Muskelzellen nachgewiesen. Alle drei TVPs sind außerdem vornehmlich in vesikulären Strukturen lokalisiert. Im zweiten Projektteil isolierten und charakterisierten wir erfolgreich genomische TVP-Nullmutanten, die wir in einer Dreifachmutante kombinierten. Überraschenderweise waren diese nahezu normal: Entwicklung, Vermehrung, Differenzierung des Nervensystems und seiner Ultrastrukturen, Motorik, Sensorik und komplexe Verhaltensmuster waren im Vergleich zum Wildtyp-Stamm vollkommen unverändert. Erst in umfangreichen elektronenmikroskopischen Analysen konnte eine signifikante Erhöhung der Clathrin-Vesikel aufgespürt werden, die eine nicht-essentielle, neuronale Funktion der TVPs nahelegt. Diese Hypothese wird weiter gestützt durch Untersuchungen aus neuester Zeit, die eine erhöhte Spastik der Mutanten in Gegenwart des GABA-Rezeptor-Antagonisten PTZ aufdeckten. Wir interpretieren unsere Befunde dahingehend, dass TVPs auf der einen Seite keine essentiellen Funktionen bei neuronalen und nicht-neuronalen Vesikeltransportvorgängen haben, dass sie aber auf der anderen Seite als Modulatoren wirken, die bei erhöhten funktionellen Belastungen von Bedeutung sind.
Publications
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2006. Synaptic tetraspan vesicle membrane proteins are conserved but not needed for synaptogenesis and neuronal function in Caenorhabditis degans. Proc Natl Acad Sci USA. 103:8227-8232
Abraham, C., H. Hutter, M.T. Palfreyman, G. Spatkowski, R.M. Weimer, R. Windoffer, E.M. Jorgensen, and R.E. Leube
