Authors:	Badde, Anja
Title:	Untersuchungen zur Funktion und Regulation der Rezeptor-Tyrosin-Phosphatase RPTPlambda bei der Entwicklung des Mittel- und Hinterhirns
Online publication date:	30-Jun-2006
Year of first publication:	2006
Language:	german
Abstract:	Der isthmische Organisator liegt an der Grenze zwischen dem sich entwickelnden Mittel- und Hinterhirn und kontrolliert Wachstum und Musterbildung dieser beiden Hirnregionen. In der vorliegenden Arbeit wird die räumliche und zeitliche Expression der Rezeptor-ähnlichen Protein Tyrosin Phosphatase lambda aus dem Huhn (cRPTPλ, auch als cRPTPψ bekannt) während der Entwicklung dieser Struktur beschrieben. Nach einer anfänglich weitläufigen Expression im kaudalen Vorderhirn und in der Mittelhirnregion, beschränkt sich die Expression von cRPTPλ zwischen dem embryonalen Tag E2 und E3.5 auf die ventrale Mittellinie des Neuralrohrs, den Bereich der späteren neuralen Retina und Linse und auf einen schmalen Ring anterior der isthmischen Einschnürung, welcher der molekularen Mittel- / Hinterhirngrenze (MHO) entspricht. Ab dem embryonalen Tag E3.5 wird RPTPλ dann auch im gesamten Mittelhirn gebildet. Um Hinweise auf die Funktion von cRPTPλ zu bekommen, wurde die Regulation dieses Moleküls untersucht. Die Expression von cRPTPλ am MHO wird von dem Fibroblasten Wachstumsfaktor Fgf8 und dem Transkriptionsfaktor Lmx1b, nicht aber von dem sezernierten Glykoprotein Wnt1 induziert. Der Transkriptionsfaktor En-1 unterdrückt die Expression von cRPTPλ am MHO. cRPTPλ-Expression im Mittelhirn wird negativ durch das sezernierte Protein Sonic Hedgehog reguliert, während Lmx1b und En-1 dort keinen Einfluss auf das Expressionsmuster von cRPTPλ haben. Fgf8 und Wnt1 sind maßgeblich an der Regulation von Wachstum und Musterbildung des embryonalen Mittelhirns beteiligt. Funktionelle Studien zu RPTPλ deuten darauf hin, dass dieses Protein als negativer Rückkopplungsmechanismus beider Signalwege wirken kann. RNAi- und Überexpressionsstudien am MHO lieferten Hinweise darauf, dass RPTPλ der Induktion der Wnt1-Expression durch Fgf8 entgegenwirkt. Dies scheint durch Interaktion noch unbekannter Faktoren mit der Juxtamembrandomäne von RPTPλ vermittelt zu werden. Auf das Expressionsmuster von Fgf8 selbst, oder einer Reihe anderer Faktoren, die ebenfalls von Fgf8 reguliert werden, hat RPTPλ allerdings keinen Einfluss. Des Weiteren konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass eine „künstliche“ Aufrechterhaltung der Expression von cRPTPλ im Mittelhirn zwischen dem embryonalen Tag E2 und E3.5 zu einem stark verkleinerten Mesenzephalon führt. RPTPλ bindet in vivo an β-Catenin, ein zentrales Protein des kanonischen Wnt-Signalweges, und moduliert dadurch vermutlich das Wnt-Signal, welches seinerseits Proliferation im Mesenzephalon fördert. Durch diesen Mechanismus könnte cRPTPλ als „Bremse“ des kanonischen Wnt-Signalweges im Mittelhirn wirken. The isthmic organizer (IO) is located near the boundary between the developing midbrain and hindbrain, and controls the proliferation and patterning of adjacent brain regions. Here, I describe the spatial and temporal expression of chick receptor-like protein tyrosine phosphatase lambda (cRPTPλ, also know as cRPTP ψ) during development of the IO. cRPTPλ is initially expressed throughout the caudal forebrain and midbrain region. Between embryonic day E2 and E3.5, expression of cRPTPλ is confined to the ventral midline of the neural tube, the future neural retina and lens, and a sharp ring at the isthmic constriction, overlying the molecular mid-hindbrain boundary (MHO). From embryonic day E3.5, cRPTPλ is expressed throughout the whole midbrain. To begin to understand the function of cRPTPλ, the regulation of this molecule was examined. MHO expression of cRPTPλ is regulated by the fibroblast growth factor Fgf8 and the transcription factor Lmx1b, but not by the secreted glycoprotein Wnt1. The transcription factor En-1 represses MHO expression of cRPTPλ. Expression of cRPTPλ in the midbrain is negatively regulated by the secreted protein Sonic hedgehog, whereas Lmx1b and En-1 have no influence on the expression pattern of cRPTPλ there. Fgf8 and Wnt1 are significantly involved in proliferation and patterning of the embryonic midbrain. Functional studies with RPTPλ suggest that this protein is part of a negative-feedback mechanism within both signalling pathways. RNAi and overexpression studies at the MHO indicate that RPTPλ antagonises the induction of Wnt1-expression by Fgf8. This antagonism seems to be mediated by an interaction of unknown factors with the juxtamembrane domain of RPTPλ. RPTPλ, however, has no influence on the expression pattern of Fgf8 itself, nor on several other factors which are regulated by Fgf8. Furthermore, artificially prolonged expression of cRPTPλ in the mesencephalon between embryonic day E2 and E3.5 leads to midbrain malformation. RPTPλ interacts in vivo with ß-catenin, a central protein of the canonical Wnt-pathway. Through this interaction, RPTPλ may modulate the Wnt-signal, which promotes proliferation in the mesencephalon. Thus, RPTPλ may function as a negative modulator for the canonical Wnt-pathway in the midbrain.
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-3553
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-10300
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
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