Karin Frebel

• Bag-1 Defizienz in Mäusen führt in der embryonalen Entwicklung zu einem lethalen Phänotyp mit schweren Defekten in Nervensystem und Leber. Neben der Expression der Inhibitor of Apoptosis Proteinen (IAP), ist ein Komplex aus Akt, Hsp70, Bag-1 und B-Raf für die Phosphorylierung eines spezifischen AS-Restes des pro-apoptotischen Proteins Bad für das Überleben wichtig (Gotz und Wiese et al., 2005). Das Ziel dieser Arbeit bestand darin, die Funktionen der Maus Bag-1 Isoformen in der neuronalen Entwicklung anhand von in vitro Modellen näher zuBag-1 Defizienz in Mäusen führt in der embryonalen Entwicklung zu einem lethalen Phänotyp mit schweren Defekten in Nervensystem und Leber. Neben der Expression der Inhibitor of Apoptosis Proteinen (IAP), ist ein Komplex aus Akt, Hsp70, Bag-1 und B-Raf für die Phosphorylierung eines spezifischen AS-Restes des pro-apoptotischen Proteins Bad für das Überleben wichtig (Gotz und Wiese et al., 2005). Das Ziel dieser Arbeit bestand darin, die Funktionen der Maus Bag-1 Isoformen in der neuronalen Entwicklung anhand von in vitro Modellen näher zu charakterisieren. Überexpression von Bag-1S und Bag-1L in PC12 Zellen zeigte, dass Bag-1S im Zytoplasma und im Zellkern exprimiert wird, Bag-1L nur im Zellkern. Eine eingeführte Punktmutation, die die Interaktion mit Hsp70 verhindert, führte zu einer zytoplasmatischen Expression von Bag-1Sm. Die Mutante Bag-1Lm blieb nukleär lokalisiert. Überexpression von Bag-1S führte zu einer Reduktion der Neuritenlänge. Bag-1L und die mutanten Isoformen zeigten diesen Effekt nicht. Der inhibierende Einfluss von Bag-1S auf das Neuritenwachstum ist bislang spekulativ. Die Regulation erfolgt vermutlich über den Komplex Bag-1, Hsp70, Akt und B-Raf. Die Analyse von Bag-1 - /- Neuralen Stammzellen zeigte im Vergleich zu Bag-1 +/+ Neuralen Stammzellen eine erhöhte Apoptose. Wurde durch Vireninfektion Bag-1S oder Bag-1L zurück in die Zellen gebracht, waren diese wieder in der Lage zu überleben. Die Mutanten zeigten diese Effekte nicht, so dass Hsp70 ein notwendiger Interaktionspartner für die überlebensfördernde Wirkung von Bag-1 ist. Bag-1 -/- Neurale Stammzellen zeigten außerdem gliale Differenzierungsdefekte, die nicht durch eine Rückführung der Isoformen gerettet werden konnten. Zusätzliche Experimente, die Neurale Stammzellen gezielt in die gliale Differenzierung durch Gabe von CNTF oder LIF leiten, zeigten, dass Bag-1 -/- Neurale Stammzellen durchaus in der Lage sind, gliale Zellen zu bilden. Bag-1 gilt auch als Modulator nukleärer Rezeptoren, wie dem Glucocorticoid-Rezeptor (GR). Die Kotransfektion der Bag-1 Isoformen mit GR-GFP, zeigte Änderungen des Expressionsmusters bei Bag-1L und Bag-1Lm, jedoch nicht bei Bag-1S und Bag-1Sm. Die Etablierung einer Methode zur in vivo Analyse von Glucocorticoid-Signalwegen in der Neuroneogenese von adulten Mäusen, war in ihren ersten Ansätzen erfolgreich, so dass diese nach einigen Optimierungen für weitere Analysen genutzt werden kann.…
• Missing Bag-1 leads to a lethal phenotype with strong defects in the nervous system and in the liver during mouse embryonic development. Besides the expression of inhibitor of apoptosis proteins (IAP), a complex of Bag-1, Akt, Hsp70 and B-Raf is important for the phosphorylation of a specific aa-residue of the pro-apoptotic protein Bad to support survival (Gotz und Wiese et al., 2005). The aim of this work was to analyse the functions of the mouse Bag-1 isoforms during neuronal development with in vitro models. The overexpression of Bag-1S andMissing Bag-1 leads to a lethal phenotype with strong defects in the nervous system and in the liver during mouse embryonic development. Besides the expression of inhibitor of apoptosis proteins (IAP), a complex of Bag-1, Akt, Hsp70 and B-Raf is important for the phosphorylation of a specific aa-residue of the pro-apoptotic protein Bad to support survival (Gotz und Wiese et al., 2005). The aim of this work was to analyse the functions of the mouse Bag-1 isoforms during neuronal development with in vitro models. The overexpression of Bag-1S and Bag-1L in PC12 cells showed that Bag-1S is localized in the cytoplasm and in the nucleus, Bag-1L only in the nucleus. A specific pointmutation, that is inhibiting the interaction with Hsp70, lead to a change in subcellular localisation. Bag-1Sm was predominantly expressed in the cytoplasm. The mutant Bag-1Lm showed no change in localization compared with Bag-1L. The overexpression of Bag-1S also lead to a strong reduced neurite length. Bag-1L and the mutant isoforms did not show this defect. Analysis of the signalling pathways including Akt and MAPK did not lead to a conclusive explanation. So the reason why Bag-1S reduces neurite growth remains speculative. Analysing Bag-1 -/- neural stem cells showed an increase in apoptosis as expected when compared to Bag-1 +/+ neural stem cells. Bringing back Bag-1S and Bag-1L in the cells by viral infection they were able to survive again. The mutants did not show the rescue effect, telling that the interaction with Hsp70 is necessary for survival effects of Bag-1 in neural stem cells. Bag-1 -/- neural stem cells also showed glial differentiation defects which could not not be rescued by the Bag-1 isoforms. Additional experiments forcing neural stem cells into the glial lineage by application of CNTF or LIF showed that Bag-1 -/- neural stem cells were able to differentiate into glial cells. Bag-1 is also known as a modulator of nuclear receptors, like the glucocorticoid receptor (GR). Cotransfection of the Bag-1 isoforms with GR-GFP lead to a change in expression pattern of Bag-1L and Bag-1Lm but not Bag-1S and Bag-1Sm. The establishment of an in vivo method for analysing the effects of glucocorticoid signalling pathways in neurogenesis in adult mice was successful and can be used after some more optimizing for further analysing.…