Yvonne Schurr

• Cytoskeletal reorganization in platelets is highly regulated and important for proper platelet function during activation and aggregation at sites of vascular injury. In this thesis, the role of three different cytoskeletal-regulatory and -crosslinking proteins was studied in platelet physiology using megakaryocyte- and platelet-specific knockout mice. The generation of branched actin filaments is regulated by nucleation promoting factors (NPF) and the Arp2/3 complex. (1.) The WAVE complex is a NPF, which upregulates the Arp2/3 complexCytoskeletal reorganization in platelets is highly regulated and important for proper platelet function during activation and aggregation at sites of vascular injury. In this thesis, the role of three different cytoskeletal-regulatory and -crosslinking proteins was studied in platelet physiology using megakaryocyte- and platelet-specific knockout mice. The generation of branched actin filaments is regulated by nucleation promoting factors (NPF) and the Arp2/3 complex. (1.) The WAVE complex is a NPF, which upregulates the Arp2/3 complex activity at the plasma membrane. As shown in this thesis, the loss of the WAVE complex subunit Cyfip1 in mice did not alter platelet production and had only a minor impact on platelet activation. However, Cyfip1 played an essential role for branching of actin filaments and consequently for lamellipodia formation in vitro. The importance of lamellipodia for thrombus formation and stability has been controversially discussed. Cyfip1-deficient platelets were able to form a stable thrombus ex vivo and in vivo and a hemostatic plug comparable to controls. Moreover, Cyfip1-deficient mice maintained vascular integrity at the site of inflammation. These data show that platelet lamellipodia formation is not required for hemostatic function and pathophysiological thrombus formation. (2.) The WASH complex is another NPF, which mediates actin filament polymerization on endosomal vesicles via the Arp2/3 complex. Loss of the WASH complex subunit Strumpellin led to a decreased protein abundance of the WASH protein and to a 20% reduction in integrin αIIbβ3 surface expression on platelets and megakaryocytes, whereas the expression of other surface receptors as well as the platelet count, size, ex vivo thrombus formation and bleeding time remained unaltered. These data point to a distinct role of Strumpellin in maintaining integrin αIIbβ3 expression and provide new insights into regulatory mechanisms of platelet integrins. (3.) MACF1 has been described as a cytoskeletal crosslinker of microtubules and F-actin. However, MACF1-deficient mice displayed no alterations in platelet production, activation, thrombus formation and hemostatic function. Further, no compensatory up- or downregulation of other proteins could be found that contain an F-actin- and a microtubule-binding domain. These data indicate that MACF1 is dispensable for platelet biogenesis, activation and thrombus formation. Nevertheless, functional redundancy among different proteins mediating the cytoskeletal crosstalk may exist.…
• Sowohl bei der Thrombozytenproduktion als auch bei der Thrombozytenaktivierung nach einer Gefäßverletzung findet eine schnelle Umstrukturierung des Zytoskeletts statt, bei der Zytoskelett-regulierenden Proteine eine wichtige Rolle spielen. In dieser Dissertation wurde die Rolle von drei verschiedenen Zytoskelett-regulierenden und vernetzenden Proteinen in der Thrombozytenphysiologie mittels Megakaryozyten- und Thrombozyten-spezifischen knockout Mäusen untersucht. Die Bildung von verzweigten Aktinfilamenten wird durch Nucleation promotingSowohl bei der Thrombozytenproduktion als auch bei der Thrombozytenaktivierung nach einer Gefäßverletzung findet eine schnelle Umstrukturierung des Zytoskeletts statt, bei der Zytoskelett-regulierenden Proteine eine wichtige Rolle spielen. In dieser Dissertation wurde die Rolle von drei verschiedenen Zytoskelett-regulierenden und vernetzenden Proteinen in der Thrombozytenphysiologie mittels Megakaryozyten- und Thrombozyten-spezifischen knockout Mäusen untersucht. Die Bildung von verzweigten Aktinfilamenten wird durch Nucleation promoting factors (NPF) und den Arp2/3-Komplex gesteuert. (1.) Der WAVE-Komplex ist ein NPF der die Aktivität des Arp2/3-Komplexes an der Plasmamembran reguliert. Wie in dieser Arbeit gezeigt, hatte die Defizienz der WAVE-Komplex-Untereinheit Cyfip1 keinen Einfluss auf die Thrombozytenproduktion und nur einen geringen Einfluss auf die Thrombozytenaktivierung. Cyfip1 spielte jedoch eine wesentliche Rolle für die Verzweigung von Aktinfilamenten und folglich für die in vitro Bildung von Lamellipodien. Die Bedeutung der Lamellipodienausbildung in Thrombozyten für die Thrombusbildung und –stabilität wurde bisher kontrovers diskutiert. Thrombozyten von Cyfip1-defizienten Mäusen bildeten ex vivo und in vivo einen stabilen Thrombus und einen hämostatischen Blutpfropfen, vergleichbar zu Thrombozyten von Kontrollmäusen. Darüber hinaus konnten Cyfip1-defiziente Mäuse die Gefäßintegrität am Ort der Entzündung aufrechterhalten. Diese Daten zeigen, dass die Ausbildung von Lamellipodien sowohl für die hämostatische Funktion als auch für die pathologische Thrombusbildung nicht erforderlich ist. (2.) Der WASH-Komplex ist ein weiterer NPF, der die Polymerisation von Aktinfilamenten an endosomalen Vesikeln über den Arp2/3-Komplex vermittelt. Die Defizienz der WASH-Komplexuntereinheit Strumpellin führte zu einer verringerten WASH- Proteinkonzentration und resultierte in einer Abnahme der Oberflächenexpression des αIIbβ3-Integrins um 20 %, wohingegen die Expression anderer Oberflächenrezeptoren sowie die Thrombozytenzahl, -größe, ex vivo Thrombusbildung und die Blutungszeit unverändert blieb. Diese Daten weisen auf eine wichtige Rolle von Strumpellin bei der Aufrechterhaltung der αIIbβ3-Integrin Expression hin und liefern neue Erkenntnisse über Regulationsmechanismen von Integrinen in Thrombozyten. (3.) MACF1 wurde aufgrund seiner Interaktion mit Mikrotubuli- und Aktinfilamenten als Zytoskelett-vernetzendes Protein beschrieben. Bei MACF1-defizienten Mäusen wurden jedoch keine Veränderungen bei der Thrombozytenproduktion, Aktivierung, Thrombusbildung und der hämostatischen Funktion festgestellt. Des Weiteren wurde keine kompensatorische Hoch- oder Herunterregulation anderer Proteine gefunden, welche ebenfalls eine F-Aktin- und eine Mikrotubuli-Bindungsdomäne besitzen. Diese Daten deuten darauf hin, dass MACF1 keine essentiellen Funktionen in Thrombozyten übernimmt. Nichtsdestotrotz besteht möglicherweise eine funktionelle Redundanz zwischen verschiedenen Proteinen, die Zytoskelett-vernetzende Interaktionen vermitteln.…