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Regulation and differential functions of ApoER2 and VLDL receptor in Reelin signaling
Sarah Duit
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Betreuer*in
Johannes Nimpf
DOI
10.25365/thesis.9603
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29821.68213.328469-5
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Der Reelin Signalweg gewährleistet in der Hirnentwicklung von Vertebraten die korrekte Schichtung des Cerebellums, des cerebralen Cortex und des Hippocampus. Das Matrix-Protein Reelin steuert dabei wandernde Neuroblasten, indem es an zwei ihrer Membranrezeptoren, ApoER2 und VLDL Rezeptor, bindet. Beide Rezeptoren übermitteln dieses Signal in die Zelle, wo es zu Phosphorilierung des Adapterproteins Dab1 führt. Bis zu einem gewissen Grad können ApoER2 und VLDL Rezeptor den Verlust des jeweils anderen kompensieren. Daher führt nur der Verlust beider Rezeptoren zum Reeler Phänotyp, der auch bei Mäusen mit fehlerhaftem Reelin Protein auftritt. Dennoch haben beide Rezeptoren zusätzliche individuelle Funktionen, wie die weniger ausgeprägten, aber spezifischen Phänotypen von ApoER2- oder VLDL Rezeptor-defizienten Mäusen vermuten lassen. Diese Arbeit konzentriert sich auf ebendiese funktionellen Unterschiede der Reelin Rezeptoren. ApoER2 und VLDL Rezeptor wurden in Hinblick auf Lokalisierung in der Plasmamembran, Endozytosemechanismus, zelluläre Reelin-Aufnahme, intrazelluläre Sortierung, Prozessierung und Abbau verglichen. Weiters wurde die Regulation der Rezeptormenge durch einen erst kürzlich beschriebenen Liver-X-Rezeptor-abhängigen Abbauweg untersucht. Mit Hilfe von chimären Rezeptoren aus den Extrazellulär-, Transmembran- und Intrazellulärdomänen von ApoER2 und VLDL Rezeptor wurden des Weiteren strukturelle Eigenschaften sowie Membranlokalisation innerhalb oder ausserhalb von Lipid Rafts als mögliche Ursachen für die rezeptorspezifischen Besonderheiten gegenübergestellt. Die hier demonstrierten, unterschiedlichen Wege von ApoER2 und VLDL Rezeptor nach der Bindung von Reelin könnten eine Feinabstimmung des Reelin Signalwegs darstellen. VLDL Rezeptor, welcher ausserhalb der Lipid Raft-Fraktion der Plasmamembran zu finden ist, internalisiert Reelin über den Clathrin-coated pit/Clathrin-coated vesicle/Endosom-Weg und führt es so dem Abbau zu, ohne selbst abgebaut zu werden. Bindung von Reelin an den Lipid Raft-assoziierten ApoER2 führt zur Produktion von spezifischen Rezeptorfragmenten und zum lysosomalen Abbau des Rezeptors. Anhand dieser Ergebnisse wurde ein neues Modell des Reelin Signalwegs entwickelt, welches spezifische Rückkopplungs-Effekte durch ApoER2 und VLDL Rezeptor miteinbezieht.
Abstract
(Englisch)
The Reelin signaling cascade is an important pathway in the development of the brain of vertebrates, guaranteeing proper lamination of cerebellum, cerebral cortex, and hippocampus. The matrix protein Reelin controls positioning of migrating neuroblasts by binding to two receptors on their cell surface, ApoER2 and VLDL receptor. Both receptors transmit the signal into the cell which results in phosphorylation of the intracellular adapter protein Dab1. To a certain extent, both receptors can compensate for each other, and only the loss of both results in a phenotype similar to that of reeler mice which lack functional Reelin. Nevertheless, both receptors also have specific distinct functions, as corroborated by analyses of the subtle phenotypes displayed in mice lacking either ApoER2 or VLDL receptor. This study focusses on those functional differences between the two Reelin receptors. ApoER2 and VLDLR were studied and compared in terms of sorting within the plasma membrane, mechanism of endocytosis, Reelin internalization rate, intracellular traffic, degradation, and proteolytic processing. Moreover, regulation of ApoER2 and VLDL receptor levels by a liver X receptor mediated degradation pathway recently described for related receptors was investigated. Using a panel of chimeric receptors, composed of extracellular, transmembrane and intracellular domains of ApoER2 and VLDL receptor in diverse combinations, it was furthermore analysed if differential behaviour is structurally determined or based on specific sorting of the receptors to lipid raft or non-raft domains of the plasma membrane. The different fates of ApoER2 and VLDL receptor after Reelin binding which are demonstrated here could affect further signaling and might therefore constitute a mechanism for finetuning of the Reelin pathway. VLDL receptor, residing in the non-raft domain, internalizes and destines Reelin for degradation via the clathrin-coated pit/clathrin-coated vesicle/endosome pathway without being degraded to a significant extent. Binding of Reelin to ApoER2, resident of rafts, leads to the production of particular receptor fragments with specific functions of their own and to degradation of ApoER2 via lysosomes. These features contribute to a novel model that emphasizes negative feedback loops specifically mediated by ApoER2 and VLDL receptor, respectively.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Reelin ApoER2 VLDLR neuronal migration brain development
Schlagwörter
(Deutsch)
Reelin ApoER2 VLDLR Neuronenwanderung Hirnentwicklung
Autor*innen
Sarah Duit
Haupttitel (Englisch)
Regulation and differential functions of ApoER2 and VLDL receptor in Reelin signaling
Paralleltitel (Deutsch)
Regulation und unterschiedliche Funktionen von ApoER2 und VLDL Rezeptor im Reelin Signalweg
Publikationsjahr
2010
Umfangsangabe
103 S.
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Noam Zelcer ,
Ernst Steyrer
Klassifikation
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie
AC Nummer
AC08203777
Utheses ID
8661
Studienkennzahl
UA | 091 | 490 | |