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Plectin isoform 1c deficiency affects basic neuronal functions
Katharina Bauer
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Molekulare Biologie
Betreuer*in
Gerhard Wiche
DOI
10.25365/thesis.65370
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-24711.44085.487253-1
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Das 500 kDa große Polypetid Plectin ist ein Zytolinker und spielt eine wichtige Rolle für die Interaktion des Intermediärfilament-Netzwerkes mit Mikrotubuli und dem Aktin-Zytoskelett. Basierend auf seiner Fähigkeit des alternativen Spleißens von unterschiedlichen ersten kodierenden Exons, entsteht eine Variation an Plectin-Insoformen, welche in den unterschiedlichsten Zellen und Geweben exprimiert werden. Diese Masterarbeit konzentriert sich auf die Untersuchung der Plectin-Isoform 1c (P1c), welche im hohen Maße in Keratinozyten und Nervenzellen exprimiert wird. Frühere Studien zeigten, dass P1c in Keratinozyten als Mikrotubuli-Stabilisator fungiert und dass durch die Abwesenheit von P1c grundlegende Mikrotubuli-abhängige physiologische Funktionen wie Zellteilung, Glukoseaufnahme, und Zellbewegung beeinträchtigt sind. Das Ziel meiner Studien war es zu untersuchen ob P1c eine ähnlich wichtige Rolle in neuronalen Zellen spielt und welche Auswirkungen dessen Abwesenheit hat.
Zur Untersuchung der funktionalen Rolle von P1c untersuchte ich Nervenzellen aus dem peripheren Nervensystem, sogenannte Dorsalganglien, und hippocampale Neuronen als Vertretter für das zentrale Nervensystem. In meiner Studie zeige ich, dass in Abwesenheit von P1c die Organisation und Dynamik des Neurofilament-Netzwerks beeinträchtigt ist und dies zu Änderungen in der Neurogenese führt. Die Untersuchung von DRG-Explantate zeigte unter anderem das in Abwesenheit von P1c Neurite schneller wachsen und insgesamt länger werden. Nach transienter Transfektion von P1c in P1c-KO DRG Neuronen erreichten deren Neurite wieder ähnliche Längen wie die der WT Neuronen. Die Quantifizierung neuronaler Verzweigungen („branching“) ergab, dass sowohl DRG als auch hippocampale Neuronen weniger Verzweigungen aufwiesen, wenn P1c abwesend war. Durch gleichzeitige Immunfärbung von P1c und Mikrotubuli konnte ich in dieser Studie weiter zeigen, dass P1c mit axonalen Mikrotubuli in einer Isoform-spezifischen Art und Weise interagiert. Im letzten Teil meiner Arbeit untersuchte ich welche Auswirkung das Fehlen von P1c auf die Dynamik und Organisation von Mikrotubuli hat. Durch Immunfärbungen intakter Neuronen und Zellfraktionierung mittels Hochgeschindigkeitszentrifugation konnte gezeigt werden, dass in Abwesenheit von P1c mehr Tau an endogenes Mikrotubuli gebunden ist und erhöhte Werte für acetyliertes Tubulin vorhanden sind. Beide Resultate sind Hinweis darauf, dass P1c wichtig für die Organisation und Dynamik von Mikrotubuli ist.
Abstract
(Englisch)
The 500 kDa polypeptide plectin is a versatile cytolinker that is crucial for intermediate filament networking including crosstalks with microtubules and the actin system. Its functional diversity is based on the alternative splicing of different first coding exons, resulting in a variety of isoforms that are differentially expressed in mammalian cells and tissues. This thesis is focused on plectin isoform P1c, which is mainly expressed in keratinocytes and neural cells. Previous studies had shown that in keratinocytes P1c acts as a destabilizer of microtubules and that its lack affects microtubule-dependent basic physiological functions such as cell division, glucose uptake, polarization and cell migration. The goal of my thesis was to investigate whether P1c played a similarly important role in neurons.
For this, I used P1c-deficient primary dorsal root ganglia neurons and hippocampal neurons to investigate the functional role of neural P1c. I showed that in the absence of P1c the organization and dynamic of the neurofilament network are disturbed, leading to alterations in neuritogenesis, such as outgrowth and branching of neurites. Monitoring DRG explants I could show that in the absence of P1c, DRG neurites become longer and grow faster. Additionally, through transient transfection and immunolabeling a rescue could be achieved leading to neurite lengths similar to those of WT cells. Branching experiments showed that in both DRG and hippocampal neurons lacking P1c, fewer branching points developed. Further, investigating the localization of neuronal P1c via double-immunolabeling I could demonstrate that P1c co-localizes with axonal microtubules in an isoform-specific way. Finally, using immunofluorescence microscopy and a high-speed centrifugation assay, I could show that the lack of P1c leads to increased association of tau protein with microtubule and increased levels of acetylated tubulin. These results point towards a crucial role in the organization and dynamic of microtubules.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Plectin 1c cytoskeleton nervous system tau microtubules
Schlagwörter
(Deutsch)
Plectin 1c Zytoskelett Nervensystem Tau Tubilin
Autor*innen
Katharina Bauer
Haupttitel (Englisch)
Plectin isoform 1c deficiency affects basic neuronal functions
Paralleltitel (Deutsch)
Die Abwesenheit von Plectin-Isoform 1c beeinträchtigt grundlegende neuronale Funktionen
Publikationsjahr
2020
Umfangsangabe
92 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Gerhard Wiche
Klassifikationen
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie ,
42 Biologie > 42.15 Zellbiologie
AC Nummer
AC16131887
Utheses ID
57902
Studienkennzahl
UA | 066 | 834 | |