TY  - THES
A1  - Attinger, Hannah Marie
T1  - Bedeutung der nukleären Lokalisationssequenz (NLS) des Proteins p8 für die Kerntranslokation und seine Proliferation induzierende Wirkung
T1  - The role of the nuclear localisation sequence (NLS) of the protein p8 concerning nuclear translocation and its proliferation inducing effect
N2  - p8 ist ein erstmals im Zusammenhang mit akuter Pankreatitis beschriebenes Protein, das im exokrinen und endokrinen Pankreas mit vermehrtem Zellwachstum assoziiert ist. Bei der Analyse seiner Primärstruktur wurde ein speziesübergreifend hoch konservierter Abschnitt, eine sogenannte NLS, ausgemacht, der HMG-Y/I-Proteinen ähnelt. Da HMG-Proteine oft als Transkriptionsfaktoren wirken, wurde die Hypothese formuliert, auch p8 sei ein HMG-Y/I-Protein und wirke als Transkriptionsfaktor im Nukleus. Um die Bedeutung der rp8-NLS näher zu charakterisieren, wurde in INS-1 beta-Zellen ein rp8(NLS-)-EGFP Fusionsprotein ektopisch exprimiert, um dessen subzelluläre Lokalisation zu untersuchen. Es zeigte sich, ähnlich wie bei Kontrollzellen mit ektoper Expression von EGFP allein, eine gleichmäßige Verteilung von rp8(NLS-)-EGFP zwischen Zytoplasma und Nukleus. Da rp8(NLS-) trotz fehlender NLS dennoch in den Kern translozieren kann, scheint die NLS für diesen Vorgang nicht essentiell zu sein. Diese Annahme wird gestützt durch die Beobachtung, dass einzeln exprimiertes rp8(NLS-) seine Proliferation induzierende Wirkung nicht verliert. In Zellzählungsexperimenten zeigte sich, dass ein rp8- bzw. p8(NLS-)-EGFP Fusionsprotein keinen proliferationsfördernden Einfluss in INS-1 und hMSC-TERT Zellen hat. Bei ektoper Expression von rp8 bzw. rp8(NLS-) und hrGFP als Einzelproteine konnte jedoch eine zwischen beiden rp8-Varianten ähnliche und insgesamt signifikante Stimulation der Zellvermehrung beobachtet werden. Dies belegt, dass die Fusion von rp8 an EGFP dessen biologische Funktion inhibiert, während die Deletion der NLS keinen Einfluß darauf hat. Da der proliferative Stimulus von p8 in menschlichen hMSC-TERT Zellen unabhängig von der Herkunft von p8 aus Ratte oder Mensch ist, scheint p8 bei Säugern hoch konserviert zu sein und speziesübergreifend zu wirken. Aus der hier vorgestellten Arbeit geht hervor, dass der molekulare Mechanismus, über den p8 glukoseabhängig proliferationsinduzierend in INS-1 beta-Zellen wirkt, nicht über die NLS vermittelt wird. Weitere Untersuchungen der Wirkungsweise von p8 auf molekularer Ebene könnten in Zukunft einen Ansatz zur in vitro-Generierung ausreichender Mengen an beta-Zellen zur Zelltherapie des Diabetes mellitus bilden.
N2  - The protein p8 was first described as a proliferative factor in the exocrine and endocrine pancreas during an acute pancreatitis. An analysis of the amino acid sequence showed a highly conserved area with strong similarities to a nuclear localisation sequence (NLS) of HMG-Y/I proteins. These proteins act very often as transcription factors and therefore it was hypothesized that p8 also acts as transcription factor. In order to explore the functionality of the rat p8 NLS sequence, an rp8(NLS-)-EGFP fusion protein was transfected into INS1 beta cells and the sub cellular localisation of the protein analyzed. This experiment showed an equal distribution of the fusion protein between nucleus and cytoplasm as it was also observed for control cells which were only transfected with EGFP. It seems that the NLS sequence is not essential for the translocation of rp8 to the nucleus. This is also supported by the observation that rp8(NLS-) still has its proliferative function. Cell counting experiments showed that rp8 and rp8(NLS-)-EGFP fusion proteins had no proliferative effect in INS-1 or hMSC-TERT cells whereas the expression of rp8 and rp8(NLS-) as single proteins caused a significant proliferation augmentation. This led to the conclusion that the fusion protein of p8 and EGFP has lost its biological function whereas the NLS is not essential for the function of p8 as a single protein. The independence of the proliferative effect in hMSC-TERT cells from rat or human p8 may indicate a highly conserved role for p8 in mammals. This work showed that the proliferative effect of p8 in glucose stimulated INS-1 beta cells is independent of its supposed nuclear localisation sequence. The molecular mechanisms of p8 function has still to be revealed by further experiments but once elucidated it may lead to in-vitro generation of beta cells for a cell therapy of diabetes mellitus.
KW  - Diabetes mellitus
KW  - Proliferation
KW  - Transkriptionsfaktor
KW  - Kernproteine
KW  - Protein p8
KW  - subzelluläre Lokalisation
KW  - nukleäre Lokalisationssequenz
KW  - beta-Zellproliferation
KW  - protein p8
KW  - subcellular localisation
KW  - nuclear localisation sequence
KW  - proliferation of beta-cells
Y1  - 2010
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-47534
ER  - 
TY  - THES
A1  - Gößmann, Holger
T1  - Untersuchungen zur Expression und Lokalisation des Adaptorproteins Kanadaptin
T1  - Expression and localization of the adaptorprotein Kanadaption
N2  - Kanadaptin ist ein Multidomänenprotein, das in der Ratte in nahezu allen Geweben vorkommt und über kernimport- und kernexport-aktive Sequenzen verfügt. Die kernimport-aktive Sequenz konnte der NLS1 (189RKRK) zugeordnet werden. Die Kernexportaktivität wird möglicherweise durch eine Leucin-reiche Domäne (414LLQEPELELEAAV) vermittelt. Zusätzlich ist Kanadaptin in Mitochondrien nachweisbar. In humanen Zellen wird eine Isoform gebildet, die über eine zusätzliche aminoterminale FHA-Domäne verfügt. Solche Proteine zeichnen sich u.a durch DNA-bindende Eigenschaften aus (Murakami and Okayama, 1995; Allen et al., 1994; Durocher and Jackson, 2002). Dies erklärt auch die nukleäre Retention von Kanadaptin nach Verlust Zellkernmembranintegrität (Hübner et al, 2002) Für eine nukleäre Funktion spricht auch, dass infolge der Expression eines Kanadaptin-cDNA-Fragments eine unter diesen Umständen (d.h. infolge der Expression DNA-bindender/modifizierender Proteine) spezifische SOS-Antwort in E. coli ausgelöst werden kann (Perkins et al., 1999). Die Ergebnisse deuten somit eindeutig daraufhin, dass Kanadaptin an nukleären und/oder nukleinsäureabhängigen Prozessen beteiligt ist. In der Niere wurde mit Hilfe der in-situ-Hybridisierung Kanadaptin hauptsächlich in proximalen Tubuluszellen detektiert. Insgesamt scheint eine Interaktion zwischen Kanadaptin und kAE1 inzwischen immer unwahrscheinlicher. Schließlich ließ sich eine Interaktion zwischen Kanadaptin und kAE1 im Hefe-2-Hybrid-System nicht mehr reproduzieren (Hübner, persönliche Mitteilung) (Wongthida P. et al., 2006). Auch in embryonalen Nierenzellen (HEK293-Zellen) konnte keine Interaktion zwischen humanem Kanadaptin und kAE1 nachgewiesen werden (Kittanakom et al., 2004). Welche Funktionen Kanadaptin intrazellulär ausübt bleibt weiterhin enigmatisch und muss in zukünftigen Untersuchungen herausgefunden werden.
N2  - Kanadaptin is a multidomainprotein, which is expressed in almost all tissue of the rat. It has nuclear import - and export sequences. The import-dependent sequence was identified as NLS1 (189RKRK). The exportsequence might be a leucin-rich domain (414LLQEPELELEAAV). Kanadaptin is also detectable in mitochondrias. In human cells an isoform is produced, which has an aminoterminal insertion containing an FHA. Such proteins show dna-binding features (Murakami and Okayama, 1995; Allen et al., 1994; Durocher and Jackson, 2002). This feature might be the reason for nuclear retention, even after the loss of the integrity of the nuclear core membrane(Hübner et al, 2002). It was also shown, that human kanadaptin cDNA fragment is able to elicite an SOS-Response in an SOS detection E.coli strain(Perkins et al., 1999). These results indicate, that Kanadaptin is involved in DNA and/or DNA-dependent processes. In in-situ-hybridisation Kanadaptin was detetcted mainly in the prox. tubule of the rat kidney. An interaction between Kanadaptin and kAE1 seems less likely, especially since an interaction between the two proteins could not be reproduced in yeast two-hybrid experiments(Wongthida P. et al., 2006). Embryonal kidney cells (HEK293-Cells) also showed no Interaction between the two proteins(Kittanakom et al., 2004). The intracellular function(s) of kanadaptin remain enigmatic and are subject for futher research.
KW  - Niere
KW  - Zellkern
KW  - Kernproteine
KW  - Sammelrohr
KW  - Kanadaptin
KW  - Kerntransport
KW  - NLS
KW  - Kidney
KW  - Nuclear Import
KW  - nuclear localization sequence
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-46218
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kandert, Sebastian
T1  - Der Einfluss von Mutationen im LMNA-Gen auf die Struktur und Funktion des Zellkerns
T1  - The impact of mutations in the LMNA-gen on structure and function of the nucleus
N2  - Die Lamina ist ein Netzwerk aus Lamin-Proteinen und befindet sich unterhalb der inneren Kernmembran. Die Lamine A/C, die zu den Typ V Intermediärfilamenten gehören, spielen eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der strukturellen Integrität des Zellkernes sowie der Chromatinorganisation, der Transkription, der DNA-Replikation, der Differenzierung und der Genomstabilität. In den letzten Jahren wurden über 200 verschiedene Mutationen im Lamin A/C kodierenden LMNA Gen gefunden, die mehr als 10 unterschiedliche Krankheiten, die so genannten Laminopathien, auslösen können. Zu diesen Laminopathien zählen unter anderem die Emery-Dreifuss-Muskeldystrophie (EDMD) und das Progerie-Syndrom. Die Mutation LMNA S143F In dieser Arbeit wurde zunächst die Punktmutation LMNA S143F, die in der N-terminalen Domäne des Lamin A/C lokalisiert ist, näher untersucht. Diese Mutation ist der Auslöser von einzigartigen phänotypischen Merkmalen einer frühen Myopathie sowie einer Progerie. Strukturelle Analysen mit dem Elektronenmikroskop ergaben, dass die primären dermalen Fibroblasten der Laminopathie-Patientin morphologisch veränderte Zellkerne hatten. In Abhängigkeit von S143F Lamin A/C konnte in den Patientenfibroblasten eine abnormale Lokalisation der Kernproteine Nesprin2 Giant und den kürzeren Nesprin2-Isoformen nachgewiesen werden. Darüber hinaus konnten wir beobachten, dass eine reduzierte Expression von Nesprin2 Giant eine Rolle bei der Ausprägung 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 Mobilität und Dynamik, sowie eine reduzierte Löslichkeit von S143F Lamin A/C gegenüber wildtypischem Lamin A/C. Die Mutation LMNA S143F liegt im Außenbereich der coiled-coil-Struktur des Lamins. Dadurch führt der Austausch der neutralen AS Serin durch die große hydrophobe AS Phenylalanin nicht zu einer Störung in der Dimer-bildung, sondern zu einer Beeinflussung der Formierung zu Protofilamenten bzw. höheren Strukturen. Dies konnte durch in vitro Untersuchungen von rekonstituierten Parakristallen aus S143F Lamin A/C dargestellt werden, die eine Veränderung des transversalen Bänderungs-musters aufwiesen. Zusammengenommen zeigen die Resultate, dass die Mutation LMNA S143F die Lamin-A-Polymerisation beeinflusst und dadurch die Dynamik und Mobilität der Typ A-Lamine beeinträchtigt. 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 verstärkt und als struktureller „Gegenspieler“ zu Lamin A/C fungiert. Die Mutation LMNA R545C Die Punktmutation LMNA R545C, die in der C-terminalen Domäne des Lamin A/C lokalisiert, ist Auslöser eines sehr gravierenden Phänotyps der autosomal dominanten Form der Emery- Dreifuss-Muskeldystrophie (AD-EDMD). Strukturelle Analysen ergaben, dass die primären Myoblasten des EDMD-Patienten morphologisch veränderte Zellkerne haben. Ein Vergleich von deformierten Kernen aus Zellen mit verschiedenen Laminopathie-auslösenden Mutationen wie LMNA R545C, LMNA S143F und LMNA R377H zeigten allerdings, dass die untersuchten Mutationen nicht immer zu gleichen abnormalen Phänotypen der Kernmorphologie, sondern zu divergenten Ausprägungen der morphologischen Kernveränderungen in Patientenzellen führten. 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 abhängige Akkumulation der 20S-Untereinheit des Proteasoms in kleine nukleäre Foci beobachtet werden. Diese Foci kolokalisierten weitgehend mit den promyelotischen Leukämie-Körperchen (PML). In den Patientenmyoblasten war der CDK-Inhibitor p21 stark angereichert, was ein Hinweis auf eine Beeinträchtigung der proteasomalen Funktion ist. Nach Kultivierung der Patientenmyoblasten in Minimalmedium zeigten diese eine eingeschränkte Fähigkeit 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. Darüber hinaus beeinträchtigte die Mutation LMNA R545C die Fähigkeit zur korrekten Proliferation und Differenzierung der Myoblasten, welches eine potentielle Rolle in der Pathogenese von Laminopathien einnimmt.
N2  - The nuclear lamina is a network of lamin polymers underlying the inner nuclear membrane. The lamins A/C, which are type V intermediatefilaments, are involved in the organisation of chromatin, gene regulation, DNA-replication, differentiation and the integrity of the genome. In recent years more than 200 mutations in the lamin A/C coding LMNA gene were discovered, which cause more than 10 genetic diseases, collectively termed as laminopathies. These laminopathies include the Emery-Dreifuss-muscular dystrophy (EDMD) and the progeria syndrome. The mutation LMNA S143F First we observed the S143F lamin A/C point mutation, located in the N-terminal domain of the lamin A/C. This mutation causes a phenotype combining features of myopathy and progeria. Structural analyses revealed that patient dermal fibroblast cells had dysmorphic nuclei containing numerous blebs and lobulations. The lamin S143F organization was altered, showing intranuclear and nuclear envelope aggregates and often presenting a honeycomb appearance. Subject to the S143F lamin A/C, there is a reduced expression and an altered distribution of nesprin2 giant and the shorter nesprin2 isoforms in patient fibroblasts. A subpopulation of mutant cells, however, expressing the nesprin2 giant isoform, did not show an overt nuclear phenotype. By contrast, nesprin2 giant deficient cells reveal an aberrant nuclear phenotype and a mislocalization of LAP2α and the transcriptional active form of the RNA-Polymerase II. More detailed analyses of the S143F lamin A/C structure by FRAP-analysis in vivo and biochemical extraction studies in vitro revealed that S143F lamin is less dynamic and dissoluble compared to wildtype lamin A/C. The LMNA S143F mutation occupies the surface of the coiled-coil-structure of the lamin A/C. Thus, the structural topology and particularly the substitution by a bulky, hydrophobic amino acid do not affect the lamin A/C dimer structure but rather perturb intermolecular interactions. This was confirmed by in vitro analysis of reconstituted paracrystals of lamin A/C, which exhibited an altered transversal stratification-pattern. Beyond that, another question was, whether there is a formation of heteropolymers of wildtype and S143F lamin A/C and a formation of homopolymers in vivo. BIFC-analysis confirmed that wildtype and mutated lamins had the capacity to form heteropolymers and homopolymers in vivo. Moreover, the wildtype homopolymers and the lamin A/C-heteropolymers localized correctly in the nuclear envelope. In contrast, the formation of the S143F lamin A/C homopolymers influenced their correct localization in the nuclear envelope and lead to an aberrant nuclear morphology. The mutation LMNA R545C Myoblasts of patients developing a serious form of the autosomal dominant Emery-Dreifuss muscular dystrophy (AD-EDMD) in response to the R545C lamin A/C point mutation, located in the C-terminal domain, have been analyzed. Structural analyses revealed that subpopulations of these patient myoblast precursor cells had nuclear structural defects as lobulations, whose frequency increased with cell passages in culture. This overt phenotype was compared to other dysmorphic nuclei from laminopathy-causing mutations like LMNA S143F or LMNA R377H. These analyses pointed out, that each mutation leads to a specific nuclear phenotype. Immunofluorescence microscopy showed that the organisation of both lamin A/C and its inner nuclear membrane partner emerin were altered, showing a honeycomb appearance too. Furthermore, our data showed for the first time that in an EDMD context, a progressive accumulation of the 20S proteasomal core subunits into foci that largely colocalized with promyeolocytic leukemia bodies (PML) was obvious, as cells age in culture. Moreover, the impairment of proteasome function, as pointed out by p21 nuclear accumulation, may contribute to the high index of premature cellular senescence we observed in patient cells. Another signal concerning the premature senescence was the accumulation of heterochromatin in late passages and the one- to twofold increase of the nuclear volume of the patient myoblasts. When transferred into low serum medium, patient myoblasts expressing R545C mutated lamin A/C were deficient for ex-vivo differentiation into myotubes. Accordingly, the myogenesis transcription factor myogenin and the hypophosphorylated retinoblastoma-protein were not induced properly in patient myoblasts. These data suggest that the LMNA R545C mutation also affected the nuclear envelope architecture and the distribution of nuclear proteins, chromatin organization, gene expression and the proper function of the proteasome. Furthermore, the LMNA R545C mutation impaired both proliferation and differentiation capacities of myoblasts precursors as part of the pathogenesis of the AD-EDMD.
KW  - Krankheit
KW  - Genmutation
KW  - Kernproteine
KW  - Laminopathie
KW  - Lamin
KW  - LMNA S143F
KW  - laminopathy
KW  - lamin
KW  - LMNA S143F
KW  - nucleus
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-36145
ER  - 
TY  - THES
A1  - Pasch, Elisabeth
T1  - The role of SUN4 and related proteins in sperm head formation and fertility
T1  - Die Rolle von SUN4 und verwandten Proteinen in der Spermienkopfformierung und Fertilität
N2  - Spermiogenesis describes the differentiation of haploid germ cells into motile, fertilization-competent spermatozoa. During this fundamental transition the species-specific sperm head is formed, which necessitates profound nuclear restructuring coincident with the assembly of sperm-specific structures and chromatin compaction. In the case of the mouse, it is characterized by reshaping of the early round spermatid nucleus into an elongated sickle-shaped sperm head. This tremendous shape change requires the transduction of cytoskeletal forces onto the nuclear envelope (NE) or even further into the nuclear interior. LINC (linkers of nucleoskeleton and cytoskeleton) complexes might be involved in this process, due to their general function in bridging the NE and thereby physically connecting the nucleus to the peripheral cytoskeleton.
LINC complexes consist of inner nuclear membrane integral SUN-domain proteins and outer nuclear membrane KASH-domain counterparts. SUN- and KASH-domain proteins are directly connected to each other within the perinuclear space, and are thus capable of transferring forces across the NE. To date, these protein complexes are known for their essential functions in nuclear migration, anchoring and positioning of the nucleus, and even for chromosome movements and the maintenance of cell polarity and nuclear shape.
In this study LINC complexes were investigated with regard to their potential role in sperm head formation, in order to gain further insight into the processes occurring during spermiogenesis. To this end, the behavior and function of the testis-specific SUN4 protein was studied. The SUN-domain protein SUN4, which had received limited characterization prior to this work, was found to be exclusively expressed in haploid stages during germ cell development. In these cell stages, it specifically localized to the posterior NE at regions decorated by the manchette, a spermatid-specific structure which was previously shown to be involved in nuclear shaping. Mice deficient for SUN4 exhibited severely disorganized manchette residues and gravely misshapen sperm heads. These defects resulted in a globozoospermia-like phenotype and male mice infertility. Therefore, SUN4 was not only found to be mandatory for the correct assembly and anchorage of the manchette, but also for the correct localization of SUN3 and Nesprin1, as well as of other NE components. Interaction studies revealed that SUN4 had the potential to interact with SUN3, Nesprin1, and itself, and as such is likely to build functional LINC complexes that anchor the manchette and transfer cytoskeletal forces onto the nucleus.
Taken together, the severe impact of SUN4 deficiency on the nucleocytoplasmic junction during sperm development provided direct evidence for a crucial role of SUN4 and other LINC complex components in mammalian sperm head formation and fertility.
N2  - Die Spermiogenese beschreibt die Differenzierung haploider Keimzellen zu beweglichen, fortpflanzungsfähigen Spermatozoen. Während dieses fundamentalen Entwicklungsabschnittes wird neben dem Aufbau von spermienspezifischen Strukturen und der Kompaktierung des Chromatins auch der speziesspezifische Spermienkopf geformt. Im Falle der Maus ist dies eine aktive Umformung des runden Zellkerns in einen gestreckten, sichelförmigen Spermienkopf. Eine derart gravierende Formveränderung erfordert eine Kraftweiterleitung aus dem Zytoskelett auf die Kernhülle und das Kerninnere. In diesem Zusammenhang könnten LINC (linkers of nucleoskeleton and cytoskeleton) Komplexe eine Rolle spielen, da ihre grundlegende Funktion darin besteht die Kernhülle zu überbrücken und somit den Kern mit dem peripheren Zytoskelett zu verbinden.
LlNC Komplexe werden aus SUN und KASH Domänen Proteinen aufgebaut, welche in die innere beziehungsweise äußere Kernmembran eingelagert sind. Diese membranintegralen Proteine sind direkt miteinander verbunden, so dass sie einen Komplex bilden, der zur Kräfteübertragung geeignet ist. LINC Komplexe besitzen vielfältige Funktionen in Prozessen wie nuklearer Migration, Verankerung und Positionierung des Zellkerns, Chromosomenbewegungen und in der Aufrechterhaltung der Zellpolarität oder der Kernform.
Um ein größeres Verständnis der Prozesse während der Spermiogenese zu gewinnen, wurden in dieser Studie die Funktionen von LINC Komplexen in der Spermiogenese und ihre spezifische Rolle bei der gerichteten Spermienkopf-strukturierung untersucht. Dabei wurde insbesondere das Verhalten und die Funktion des bisher wenig charakterisierten SUN Domänen Proteins SUN4 erforscht. Entsprechend der Ergebnisse dieser Studie ist SUN4 ein hodenspezifisches Protein, das ausschließlich in haploiden Keimzellen exprimiert wird. In diesen lokalisiert es in der posterioren Kernhülle, spezifisch in Regionen, an die sich die spermatidenspezifische Manschette anlagert. Dies ist eine Struktur, für die bereits gezeigt wurde, dass sie an der Verformung des Kerns beteiligt ist. SUN4 defiziente Mäuse zeigten ausschließlich Spermatiden mit stark desorganisierten Manschettenüberresten und einen gravierend verformten Spermienkopf. Insgesamt führten die Fehlbildungen zu einem globozoospermieartigen Phänotyp und männlicher Sterilität bei Mäusen. Dabei zeigte sich, dass SUN4 nicht nur zwingend erforderlich ist für den korrekten Aufbau und die Verankerung der Manschette, sondern auch für die korrekte Lokalisation von SUN3 und Nesprin1, wie auch für weitere Komponenten der posterioren Kernhülle. Interaktionsstudien zeigten, dass SUN4 sowohl mit SUN3 und Nesprin1 als auch mit sich selbst interagieren kann, vermutlich um funktionsfähige LINC Komplexe zu bilden, die die Manchette verankern und Kräfte aus dem Zytoskelett auf den Kern übertragen.
Zusammenfassend zeigen die schwerwiegenden Auswirkungen auf die kernzytoplasmatische Verbindung während der Spermienentwicklung, die durch den Verlust von SUN4 entstanden, einen direkten Nachweis einer entscheidenden Rolle von SUN4 und anderen LINC-Komplex-Komponenten für die Spermienkopfentwicklung und Fertilität bei Säugetieren.
KW  - Maus
KW  - spermiogenesis
KW  - Fertilität
KW  - Spermatogenese
KW  - Kernhülle
KW  - Molekularbiologie
KW  - LINC complex
KW  - SUN domain proteins
KW  - sperm head formation
KW  - fertility
KW  - Spermiogenese
KW  - Spermienbildung
KW  - Kernproteine
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-139092
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schmitt, Johannes
T1  - Proteine der Kernhülle und deren Rolle bei der Umgestaltung des Zellkerns meiotischer und postmeiotischer Zellen von Säugern
T1  - Proteins of the nuclear envelope and their role in the rearrangement of the nucleus in meiotic and post-meiotic mammalian cell
N2  - Während der Spermatogenese finden erstaunliche Differenzierungsprozessen statt. Reguliert wird die Spermatogenese sowohl hormonell als auch durch Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Zelltypen und der extrazellulärer Matrix. Unterteilt wird die Spermatogenese in drei funktionelle Einheiten. Die Proliferationsphase, die Meiose und die Spermiogenese. Im Laufe der Proliferationsphase gehen aus den Spermatogonien, Spermatocyten hervor, die die Meiose durchlaufen. Während der Prophase I der Meiose kommt es zur Reduktion und Rekombination des genetischen Materials, was mit charakteristischen und höchst dynamischen Bewegungsvorgängen der Telomere einhergeht. Auf die Meiose folgt die Spermiogenese, in der das genetische Material in seine „Transportform“ überführt wird und aus einer stationären, zellverbundenen Einheit ein mobiles autark funktionierendes Vehikel des genetischen Materials wird; das Spermium. Um das Verständnis dieser Vorgänge zu erweitern wurden in dieser Arbeit die Verteilungsmuster einiger Proteine in der Kernhülle von Zellen der Spermatogenese, in Hinblick auf ihre dynamische Umverteilung untersucht. Bei diesen Proteinen handelte es sich um die SUN-Domänen Proteine und das meiosespezifische Lamin C2. Die SUN-Domänen Proteine sind Teil des membrandurchspannenden LINC-Komplexes, der Komponenten des Nukleoplasma mit denen des Cytoplasma verbindet. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die SUN-Domänen Proteine, Sun1 und Sun2 während der Meiose exprimiert werden, und an den Anheftungsplatten meiotischer Chromosomen lokalisieren und deren dynamisches Verteilungsmuster dem Verteilungsmuster der Telomere während der Prophase I der Meiose entsprechen. Dies deutet darauf hin, dass Sun1 und Sun2 eine tragende Rolle, während der koordinierten Bewegungsprozessen der Prophase I der Meiose spielen. In der Spermiogenese sind die SUN-Domänen Proteine, Sun1 und Sun3 vertreten. Dabei weist deren unterschiedliche Lokalisation an entgegengesetzten Zellpolen darauf hin, dass Sun1 und Sun3 möglicherweise unterschiedliche Funktionen bei der Umgestaltung des Spermienkopfes während der Spermiogenese erfüllen. Ein weiterer Schwerpunkt dieser Arbeit war die Etablierung einer Mauslinie um die Rolle von Lamin C2 in der Meiose untersuchen zu können. Hierzu wurde eine Lamin C2 Knock-out Studie begonnen. In ersten Untersuchungen der knock-out Tiere konnte eine Größenreduktion der Hoden beobachtet werden. Ebenso konnte ein Abbruch der Meiose vermerkt werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit verdeutlichen, dass sowohl die SUN-Domänen Proteine, als auch Lamin C2, wichtige Rollen in dem komplexen Arrangement der Spermatogenese übernehmen.
N2  - During spermatogenesis amazing differentiation processes take place. Spermatogenesis is regulated by hormones and crosstalk between several cell types and the extra cellular matrix. It can be divided in three functional processes: The proliferation phase, meiosis and spermiogenesis. In the course of the proliferation phase spermatogonia become spermatocytes, which then pass through meiosis. During prophase I of meiosis the reduction and the recombination of the genetic material take place, involving characteristic and highly dynamic movements of meiotic telomeres. Meiosis is followed by spermiogenesis, where the genetic material is converted to its “transport form”, thereby turning a static, tissue associated cell into a mobile, self-sufficient vehicle of the genetic material; the sperm. To expand the knowledge of these processes, the localisation of some proteins of the nuclear envelope of spermatogenetic cells were examined in this work, in order to discover their dynamic distribution pattern. These proteins are the SUN-domain proteins and the meiosis specific lamin C2. The SUN-domain proteins are part of the transmembrane LINC-complex, which connects nucleoplasmic and cytoplasmic components. This work shows, that the SUN-domain proteins Sun1 and Sun2 are expressed during meiosis, that they are located at the attachment sites of the meiotic telomeres, and that their localisation parallels the dynamic movements of the telomeres, which take place in meiotic prophase I. These results indicate that Sun1 and Sun2 play a major role in the coordinated telomere movements during prophase I of meiosis. This work furthermore shows the specific expression of Sun1 and Sun3 during spermiogenesis. Their localisation at opposite poles of the spermatid head indicates discrete functions during the transformation of the sperm head, which takes place in this phase of spermatogenesis. Another focus of this work was the establishment of a lamin C2 knock out mouse line to analyse the role of lamin C2 in meiosis. Analysis of the knock out animals showed a reduction of testis-size in comparison to wild-type mice. Additionaly meiosis was aborted in lamin C2 deficient mice. In summary these results make evident, that the SUN-domain proteins, as well as the meiosis specific lamin C2 play an important role in the complex arrangements of spermiogenesis.
KW  - Meiose
KW  - Spermatogenese
KW  - Kernproteine
KW  - meiosis
KW  - spermatogenesis
KW  - nucleus
Y1  - 2008
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-31203
ER  -