Please use this identifier to cite or link to this item: http://doi.org/10.25358/openscience-2018
Authors: Neumann, Sebastian
Title: Die Schleimkeratine TK-alpha and TK-gamma des Zebrabärblings Danio rerio
Online publication date: 26-Apr-2012
Language: german
Abstract: Die Schleimkeratine TKα und TKγ aus dem Schleimaal Eptatretus stoutii besitzten für Keratine außergewöhnliche Eigenschaften. In speziellen Drüsen reifen die Schleimkeratine zu 3 µm dicken und bis zu 60 cm langen kabelartigen Filamenten heran und werden anschließend zur Feindabwehr ins umgebende Wasser extrazellulär sezerniert, wodurch die viskoelastischen Eigenschaften des Schleims modifiziert werden. Mittlerweile wurden die Schleimkeratine auch in höheren Wirbeltiergruppen (Knochenfische und Amphibien) entdeckt. Zu Beginn meiner Promotion war jedoch bis auf EST-Verteilungsprofile noch nichts über die Expression und Funktion der Schleimkeratine in diesen Organismen bekannt. rnIm Rahmen meiner Arbeit wurden die Schleimkeratine TKα und TKγ erstmalig im Zebrabärbling Danio rerio identifiziert und näher charakterisiert. Mittels rekombinanter Expression wurden TKα und TKγ in ausreichenden Mengen hergestellt und auf ihre Bindungseigenschaften hin untersucht. Hierbei konnte ich zeigen, dass TKα und TKγ einerseits miteinander Heteromere formen und andererseits, dass das TKα in der Lage ist, auch homopolymere Strukturen auszubilden. Letztere Eigenschaft wurde bisher noch bei keinem bekannten cytoplasmatischen Keratin beschrieben. Ergänzend zu diesen Untersuchungen wurde eine Expressionsanalyse durchgeführt. Hierbei konnte gezeigt werden, dass die Schleimkeratine im Zebrabärbling nicht extrazellulär sezerniert werden und zum anderen keine höheren, kabelartigen Strukturen ausformen. Vielmehr werden die Schleimkeratine bei adulten Tieren in den basalen Zellschichten der Epidermis exprimiert, welche keinen mechanischen Schutz in Form von Schuppen aufweisen (Stirnhautepidermis, Epidermis in Geweben zwischen den Flossenstrahlen). Innerhalb dieser Zellen formen die Schleimkeratine ein filamentöses Netzwerk aus, dass sich an der basalen Zellseite konzentriert. Eine mögliche Funktion von TKα und TKγ könnte demnach in der Erhöhung der mechanischen Integrität von stark beanspruchten Geweben liegen, die keinen Schutz in Form von Schuppen aufweisen. So werden TKα und TKγ in larvalen Entwicklungsstadien in der Epidermis, sowie im mechanisch stark beanspruchten Notochord koexprimiert. rnDa das Notochord im Zebrabärbling auch in entwicklungsbiologischen Vorgängen eine entscheidende Rolle spielt und weiterhin in aktuellen Untersuchungen am glatten Krallen-frosch Xenopus laevis Funktionen der Schleimkeratine TKα und TKγ innerhalb von Degenerationsprozessen während der Metamorphose nachgewiesen werden konnten, sind auch im Zebrabärbling Danio rerio Funktionen der Schleimkeratine TKα und TKγ im Rahmen von Entwicklungsprozessen denkbar.rn
The thread keratins TKα and TKγ from the pacific hagfish Eptatretus stoutii possess extraordinary properties. Within special glands the thread keratins mature to 3 µm thick and up to 60 cm long filaments. By being secreted extracellularly into the surrounding seawater, the thread keratins modify the viscoelastic properties of the hagfish slime. Meanwhile the thread keratins are not only found in the hagfish, but also in higher vertebrates like teleosts and amphibians. At the beginning of my doctoral thesis there were only EST-profiles available and little was known about the expression or function of the thread keratins in those higher vertebrates.rnWith the course of my thesis I was able to identify and characterize the thread keratins TKα and TKγ for the first time in the zebrafish Danio rerio. By use of recombinant expression I was able to produce TKα and TKγ in high amounts. Thereby I could show that TKα and TKγ are able to form heteropolymeric structures, whereas TKa is also capable of forming homopolymers. The latter feature could not be observed in the other hitherto known cytoplasmatic keratins. In addition to those examinations I performed an expression analysis. I showed that the thread keratins in the zebrafish Danio rerio are not extracellularly secreted and that they do not form higher thread-like structures similar to those found in the pacific hagfish. The thread keratins are rather expressed in the basal cell layer of the epidermis, in regions that are not protected by scales, such as the forehead epidermis and the epidermis of the inter-ray tissue. Within those cells the thread keratins form a filamentous network, which is concentrated at the basal side. Thus TKα and TKγ may enhance the mechanical integrity of high strained tissues, lacking a protection in form of scales. In accordance TKα and TKγ are larvally coexpressed in the scaleless epidermis and additionally in the mechanically highly strained notochord. The notochord plays an important role in developmental processes. Considering that recent studies of the African clawed frog have shown a function of the thread keratins within degenerative processes during the metamorphosis, a similar function can also be hypothesized in the zebrafish Danio rerio. rn
DDC: 570 Biowissenschaften
570 Life sciences
Institution: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department: FB 10 Biologie
Place: Mainz
ROR: https://ror.org/023b0x485
DOI: http://doi.org/10.25358/openscience-2018
URN: urn:nbn:de:hebis:77-31074
Version: Original work
Publication type: Dissertation
License: In Copyright
Information on rights of use: https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent: 106 S.
Appears in collections:JGU-Publikationen

Files in This Item:
  File Description SizeFormat
Thumbnail
3107.pdf3.3 MBAdobe PDFView/Open