Funktion des neurospezifischen Proteins NP25 in Differenzierung von Nervenzellen
Final Report Abstract
NP25, ein Mitglied der Calponin Proteinfamilie, wurde ursprünglich als ein neuronspezifisches Protein im ZNS der Ratte identifiziert. Durch unsere Arbeiten wurde gezeigt, dass NP25 sowohl im PNS und ZNS exprimiert wird und während der Entwicklung zeitgleich mit NeuroM in postmitotisehen Neuronen auftritt. NP25 stellt somit einen der frühesten panneuronalen Marker für differenzierende Neurone dar. Das NP25-Protein ist im Zytoplasma der neuronalen Zellkörper und der Fortsätze lokalisiert. Um die Funktion von NP25 während der Entwicklung des Nervensystems aufzuklären wurde NP25 in E5 sensorischen Neurone, El sympathischen Neuronen und PC12- Zellen überexprimiert, die sich durch ihr NP25 Expressionsniveau unterscheiden. Während E5 sensorischen Neurone und PC12-ZeIlen, die eine geringe NP25- Expression aufweisen, auf Überexpression mit einem erhöhten Neuritenauswachsen reagierten, wurde eine Reduzierung des Neuritenwachstums in E7 sympathischen Neuronen beobachtet, die durch eine sehr hohe NP25-Expression charakterisiert sind. Der Knockdown von NP25 in sensorischen Neuronen führte zu kürzeren Neuriten, während die Reduzierung der NP25-Expression in sympathischen Neuronen mit längeren Neuriten resultierte. Diese Ergebnisse sprechen für eine dynamische Funktion von NP25 in der Kontrolle des Neuritenwachstums, sodass maximales Neuritenwachstum eine optimale NP25-Konzentration erfordert. Durch die Überexpression von NP25 in sensorischen Neuronen werden die Bedingungen für das Neuritenwachstum verbessert, in den sympathischen Neuronen wird dagegen das Optimum überschritten und dadurch das Neuritenwachstum inhibiert. Da viele Mitglieder der Calponinfamilie mit F-Aktin interagieren, wurde untersucht, ob NP25 und F-Aktin ko-lokalisiert vorliegen. In primären sensorischen und sympathischen Neuronen wurde im Gegensatz zur Situation in PC12-Zellen keine Ko- Lokalisierung beobachtet, wobei NP25 und F-Aktin in den PC12-Zellen nur in kleinen Bereichen an den distalen Enden filopodienartiger Fortsätze ko-lokalisieren. Eine Interaktion von NP25 und G-Aktin konnte in den PC12-Zellen ausgeschlossen werden. Durch die Identifizierung zweier RhoGAP-Proteine (NIRGAP1 und 2) als potentielle Interaktionspartner könnte NP25 das Neuritenwachstum durch indirekte Beeinflussung des Aktinzytoskeletts über Rho-Signalwege regulieren. Die identifizierten RhoGAPs konnten durch in situ Hybridisierung in neuronalen Geweben im Rattenembryo nachgewiesen werden. Sie gehören zu keiner bekannten Familie und unterscheiden sich auch strukturell von den meisten bisher beschriebenen RhOGAPs, da sie mehr als eine GAP-Domänen (drei) enthalten. Durch diesen Befund ergeben sich neue Ansätze für die weiteren Untersuchungen zur Regulation des Neuritenwachstums durch NP25. Da im adulten Nervensystem für NP25 eine Funktion in der Dynamik der Dendriten postuliert wurde, sind Untersuchungen der Dendritenausbildung ebenfalls nahe liegend.
