Untersuchungen zur Expression und Funktion der Acetylcholin-Bindeproteine der Posthornschnecke Biomphalaria glabrata
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Nicotinische Acetylcholinrezeptoren (nAChR) sind Membranproteine und spielen eine wichtige neurophysiologische Rolle bei Tieren. Die Acetylcholin-Bindeproteine (AChBPs) sind pentamere Hämolympheproteine, die bei Mollusken vorkommen. Sie sind strukturelle und funktionelle Homologe der Ligandenbindedomäne (LBD) von nAChR und werden wegen ihrer Wasserlöslichkeit stellvertretend für Ligandenbindungs-Experimente verwendet. Über biologischen Funktionen dieser Proteine bei Mollusken sind weniger Details bekannt. In unserer Arbeitsgruppe wurde bei der planorbiden Schnecke Biomphalaria glabrata (Zwischenwirt des Bilharziose-Erregers) ein AChBP entdeckt, welches aus zwölf Pentameren einem regulären Dodekaeder mit 25 nm Durchmesser bildet. Diese Symmetrie und Größe erlauben elektronenmikroskopische 3D-Rekonstruktionen in hoher Auflösung. Bei B. glabrata gibt es zwei AChBP-Isoformen (Bg-AChBP1 und Bg-AChBP2). Sie wurden rekombinant als Dodekaeder (Bg-AChBP1) und Pentamere (Bg-AChBP2) exprimiert.
Im Rahmen meiner Arbeit galt es, Hinweise für mögliche biologische Funktionen von Bg-AChBP1 und Bg-AChBP2 zu sammeln. Die Expressionsorte im adulten Tier ermittelte ich durch Immunfluoreszenzmikroskopie mit isoformspezifischen Antikörpern sowie durch In-situ-Hybridisierung mit spezifischen cDNA-Sonden. Bg-AChBP1 wird in Glia-ähnlichen Zellen des Cerebralganglions sowie sehr kräftig in den Mantelepithelzellen exprimiert. Bg-AChBP2 wird nur im Cerebralganglion gebildet, wobei nur in manchen Zellen eine Co-Expression mit Bg-AChBP1 erfolgt. Ähnliche Versuche mit Larvalstadien zeigten, dass diese lediglich Bg-AChBP1 exprimieren, das aber von Beginn an. Durch umfangreiche Experimente zur Schalenbildung konnte ich in Kooperation mit Gruppen aus den Mainzer Materialwissenschaften zeigen, dass beide Isoformen amorphes Calciumcarbonat binden und die Bildung von Aragonit gegenüber Calcit fördern, insbesondere in Kombination mit Magnesiumionen. Aufgrund seiner Expression im Mantelepithelium ist jedoch nur Bg-AChBP1 in der Lage, sich in der extrapallialen Flüssigkeit anzureichern und so die Schalenbildung zu beeinflussen. Zudem konnte ich die Anwesenheit von Bg-AChBP1 und die Abwesenheit von Bg-AChBP2 in der organischen unlöslichen Matrix der Schale vermittels Immunfluoreszenz-mikroskopie nachweisen. Das alles macht eine Rolle von Bg-AChBP1 bei der Schalenbildung sehr wahrscheinlich und von Bg-AChBP2 sehr unwahrscheinlich. Aus der differenziellen Expression beider Isoformen im Gehirn kann man schließen, dass sie eine etwas unterschiedliche Rolle bei der Regulation der synaptischen Transmission spielen.