@phdthesis{Jahn2012,
  author    = {Jahn, Daniel},
  title     = {Die Bedeutung von verk{\"u}rzten Spleißvarianten des Lamin A-Gens f{\"u}r die Meiose und f{\"u}r die Pathogenese von Laminopathien},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-74123},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2012},
  abstract  = {Die Lamina ist ein dichtes Netzwerk aus Intermedi{\"a}r-Filamenten, den Laminen, an der nucleoplasmatischen Seite der inneren Kernmembran. Hier interagieren Lamine sowohl mit Transmembran-Proteinen der Kernh{\"u}lle als auch mit dem Chromatin. Diese Wechselwirkungen mit Interaktionspartnern verschiedener zellul{\"a}rer Kompartimente macht die Lamina, neben einer Ger{\"u}ststruktur mit wichtigen mechanische Aufgaben, auch zu einer zentralen Schnittstelle von Signalwegen, die eine intrazellul{\"a}re Kommunikation zwischen Nucleus und Cytoplasma erm{\"o}glichen. Die Lamina ist somit ein entscheidender Regulator der funktionellen Organisation des Chromatins und der differentiellen Genexpression. Das Expressionsmuster der Lamine w{\"a}hrend der Spermatogenese von S{\"a}ugern unterscheidet erheblich von der Lamin-Expression somatischer Zellen und weist einige Besonderheiten auf. Dies schließt unter anderem die spezifische Expression der verk{\"u}rzten A-Typ Lamin-Spleißvariante C2 w{\"a}hrend der meiotischen Phase der Spermatogenese ein. Diese und andere Beobachtungen deuteten bereits l{\"a}nger darauf hin, dass der speziellen Zusammensetzung der Lamina und vor allem dem meiosespezifischen Lamin C2 w{\"a}hrend der Gametogenese im m{\"a}nnlichen Organismus eine entscheidende Rolle zukommen k{\"o}nnte. Neuere Studien im Mausmodell bekr{\"a}ftigen diese Hypothese und leisten dar{\"u}ber hinaus einen entscheidenden Betrag dazu, die Funktion der Lamina w{\"a}hrend der Meiose auf molekularer Ebene pr{\"a}zise zu definieren. Im deutlichen Gegensatz zu den weitreichenden Kenntnissen zur Situation in M{\"a}nnchen lagen zu Beginn der vorliegenden Arbeit keine Daten {\"u}ber die Zusammensetzung der Lamina in weiblichen Keimzellen vor. Konsequenterweise existierten auch keine funktionellen Untersuchungen zur Relevanz der Lamina f{\"u}r die Oogenese. In der vorliegenden Arbeit wurden diese reproduktionsbiologisch hoch interessanten Fragestellungen detailliert untersucht. Dabei zeigte sich unter anderem, dass Lamin C2 auch in weiblichen Keimzellen spezifisch w{\"a}hrend der Meiose exprimiert wird. Durch Studien an einer Lamin C2-defizienten Mauslinie wurde die Funktion von Lamin C2 in der Meiose in Weibchen genau untersucht. Dabei wurde eine erhebliche Beeintr{\"a}chtigung der strukturellen Paarung der homologen Chromosomen und der homologen Rekombination in Lamin C2-defizienten Weibchen festgestellt. Da die genannten Prozesse Schl{\"u}sselereignisse f{\"u}r die korrekte Segregation der Homologen in sp{\"a}teren Stadien der Meiose sind, deuten die erzielten Ergebnisse auf eine erhebliche qualitative Beeintr{\"a}chtigung der reifen Gameten in Lamin C2-defizienten Weibchen hin. Ein weiterer zentraler Aspekt der Arbeit war die Analyse der molekularen Eigenschaften des meiosespezifischen Lamin C2 in vitro. Diese Experimente definieren wichtige Unterschiede hinsichtlich seiner Polymerisationseigenschaften im Vergleich zu Laminen somatischer Zellen und tragen, zusammen mit anderen Studien, dadurch erheblich dazu bei, die Funktion von Lamin C2 in der Meiose im mechanistischen Sinne besser zu verstehen. Zudem deckt die vorliegende Arbeit erstmals einen funktionellen Zusammenhang zwischen der Lamina-Zusammensetzung und der Qualit{\"a}t der Keimzellen weiblicher S{\"a}uger auf und erm{\"o}glicht dadurch zuk{\"u}nftige Studien zur Rolle der Lamine in der Oogenese, die m{\"o}glicherweise auch f{\"u}r die menschliche Fertilit{\"a}t sehr interessant sein k{\"o}nnte. Der zweite Teil der Dissertation besch{\"a}ftigt sich mit der Beschreibung einer trunkierten A-Typ Lamin-Spleißvariante in einer Mauslinie, die bislang als A-Typ Lamin-defizient angesehen wurde (Lmna-/-). Die durchgef{\"u}hrten Untersuchungen besitzen vor allem dadurch hohe Relevanz, dass die untersuchte Lmna-/- Mauslinie seit Jahren als das wichtigste Modell zur funktionellen Untersuchung der A-Typ Lamine gilt und bereits in einer Vielzahl von Publikationen eingesetzt wurde. In den hierzu durchgef{\"u}hrten Versuchen konnte das in der Lmna-/- Mauslinie persistierende A-Typ Lamin mittels diverser methodischer Ans{\"a}tze als C-terminale Deletionsmutante definiert werden, der die Exons 8-11 der insgesamt 12 Exons des Lmna-Gens fehlen. Daher wurde diese Lamin A-Mutante als Lamin AΔ8-11 bezeichnet. Die Konsequenzen der C-terminalen Deletion f{\"u}r die physiologischen Eigenschaften des Lamin Adelta8-11 sowie die Auswirkungen seiner Expression in der Lmna-/- Mauslinie auf aktuelle Modellvorstellungen zur Funktion der A-Typ Lamine und zur Entstehung Lamin-assoziierter, humaner Erkrankungen (Laminopathien) werden in der Arbeit ausf{\"u}hrlich diskutiert.},
  subject      = {Meiose},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Kandert2009,
  author    = {Kandert, Sebastian},
  title     = {Der Einfluss von Mutationen im LMNA-Gen auf die Struktur und Funktion des Zellkerns},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-36145},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Die Lamina ist ein Netzwerk aus Lamin-Proteinen und befindet sich unterhalb der inneren Kernmembran. Die Lamine A/C, die zu den Typ V Intermedi{\"a}rfilamenten geh{\"o}ren, spielen eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der strukturellen Integrit{\"a}t des Zellkernes sowie der Chromatinorganisation, der Transkription, der DNA-Replikation, der Differenzierung und der Genomstabilit{\"a}t. In den letzten Jahren wurden {\"u}ber 200 verschiedene Mutationen im Lamin A/C kodierenden LMNA Gen gefunden, die mehr als 10 unterschiedliche Krankheiten, die so genannten Laminopathien, ausl{\"o}sen k{\"o}nnen. Zu diesen Laminopathien z{\"a}hlen unter anderem die Emery-Dreifuss-Muskeldystrophie (EDMD) und das Progerie-Syndrom. Die Mutation LMNA S143F In dieser Arbeit wurde zun{\"a}chst die Punktmutation LMNA S143F, die in der N-terminalen Dom{\"a}ne des Lamin A/C lokalisiert ist, n{\"a}her untersucht. Diese Mutation ist der Ausl{\"o}ser von einzigartigen ph{\"a}notypischen Merkmalen einer fr{\"u}hen Myopathie sowie einer Progerie. Strukturelle Analysen mit dem Elektronenmikroskop ergaben, dass die prim{\"a}ren dermalen Fibroblasten der Laminopathie-Patientin morphologisch ver{\"a}nderte Zellkerne hatten. In Abh{\"a}ngigkeit von S143F Lamin A/C konnte in den Patientenfibroblasten eine abnormale Lokalisation der Kernproteine Nesprin2 Giant und den k{\"u}rzeren Nesprin2-Isoformen nachgewiesen werden. Dar{\"u}ber hinaus konnten wir beobachten, dass eine reduzierte Expression von Nesprin2 Giant eine Rolle bei der Auspr{\"a}gung der morphologischen Kerndeformationen spielte. Patientenzellen, die Nesprin2 Giant in hohem Maße exprimierten, zeigten keine Deformationen des Zellkerns und eine normale Verteilung verschiedener Kernproteine. FRAP-Analysen in vivo und biochemische Proteinextraktionsstudien des S143F-Lamin A/Cs in vitro zeigten eine verringerte Mobilit{\"a}t und Dynamik, sowie eine reduzierte L{\"o}slichkeit von S143F Lamin A/C gegen{\"u}ber wildtypischem Lamin A/C. Die Mutation LMNA S143F liegt im Außenbereich der coiled-coil-Struktur des Lamins. Dadurch f{\"u}hrt der Austausch der neutralen AS Serin durch die große hydrophobe AS Phenylalanin nicht zu einer St{\"o}rung in der Dimer-bildung, sondern zu einer Beeinflussung der Formierung zu Protofilamenten bzw. h{\"o}heren Strukturen. Dies konnte durch in vitro Untersuchungen von rekonstituierten Parakristallen aus S143F Lamin A/C dargestellt werden, die eine Ver{\"a}nderung des transversalen B{\"a}nderungs-musters aufwiesen. Zusammengenommen zeigen die Resultate, dass die Mutation LMNA S143F die Lamin-A-Polymerisation beeinflusst und dadurch die Dynamik und Mobilit{\"a}t der Typ A-Lamine beeintr{\"a}chtigt. Außerdem konnte erstmals nachgewiesen werden, dass das Nesprin2 Giant Protein eine essentielle Rolle in der Pathogenese von Laminopathien einnimmt, indem es die Struktur des Zellkerns verst{\"a}rkt und als struktureller „Gegenspieler" zu Lamin A/C fungiert. Die Mutation LMNA R545C Die Punktmutation LMNA R545C, die in der C-terminalen Dom{\"a}ne des Lamin A/C lokalisiert, ist Ausl{\"o}ser eines sehr gravierenden Ph{\"a}notyps der autosomal dominanten Form der Emery- Dreifuss-Muskeldystrophie (AD-EDMD). Strukturelle Analysen ergaben, dass die prim{\"a}ren Myoblasten des EDMD-Patienten morphologisch ver{\"a}nderte Zellkerne haben. Ein Vergleich von deformierten Kernen aus Zellen mit verschiedenen Laminopathie-ausl{\"o}senden Mutationen wie LMNA R545C, LMNA S143F und LMNA R377H zeigten allerdings, dass die untersuchten Mutationen nicht immer zu gleichen abnormalen Ph{\"a}notypen der Kernmorphologie, sondern zu divergenten Auspr{\"a}gungen der morphologischen Kernver{\"a}nderungen in Patientenzellen f{\"u}hrten. Immunfluoreszenzanalysen ergaben, dass auch die Proteine Lamin A/C und Emerin in den Patientenzellen eine fehlerhafte Verteilung aufwiesen und „Honigwabenmuster" ausbildeten. Interessanterweise konnte auch eine vom Alter der Zellen abh{\"a}ngige Akkumulation der 20S-Untereinheit des Proteasoms in kleine nukle{\"a}re Foci beobachtet werden. Diese Foci kolokalisierten weitgehend mit den promyelotischen Leuk{\"a}mie-K{\"o}rperchen (PML). In den Patientenmyoblasten war der CDK-Inhibitor p21 stark angereichert, was ein Hinweis auf eine Beeintr{\"a}chtigung der proteasomalen Funktion ist. Nach Kultivierung der Patientenmyoblasten in Minimalmedium zeigten diese eine eingeschr{\"a}nkte F{\"a}higkeit zur ex-vivo Differenzierung zu Myotuben. Dementsprechend war die Expression des Myogenese-spezifischen Transkriptionsfaktors Myogenin, sowie des Proliferationmarkers hypophosphoryliertes Retinoblastoma-Protein in Patientenmyoblasten nicht korrekt induziert. Zusammengenommen weisen diese Daten darauf hin, dass auch die Mutation LMNA R545C Einfluss auf die Kernarchitektur und -Proteinverteilung, die Chromatinorganisation, Gen-expression und Funktion des Proteasoms einnimmt. Dar{\"u}ber hinaus beeintr{\"a}chtigte die Mutation LMNA R545C die F{\"a}higkeit zur korrekten Proliferation und Differenzierung der Myoblasten, welches eine potentielle Rolle in der Pathogenese von Laminopathien einnimmt.},
  subject      = {Krankheit},
  language  = {de}
}