Untersuchungen zur Funktion und Regulation der Rezeptor-Tyrosin-Phosphatase RPTPlambda bei der Entwicklung des Mittel- und Hinterhirns
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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.