Titelaufnahme

Titel
Alternative ligands for the reelin receptors apolipoprotein E receptor 2 and very low density lipoprotein receptor / submitted by Christian Leeb
VerfasserLeeb, Christian
Begutachter / BegutachterinNimpf, Johannes
Erschienen2014
UmfangXVII, 103 S. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Med. Univ., Diss., 2014
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Reelin / F-Spondin / Clusterin / Apolipoprotein E Rezeptor 2 / Very Low Density Lipoprotein Rezeptor / Neuronenwanderung / Subventrikulärzone / Leber
Schlagwörter (EN)Reelin / F-Spondin / Clusterin / Apolipoprotein E Receptor 2 / Very Low Density Lipoprotein Receptor / neuronal migration / subventricular zone / liver
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-518 Persistent Identifier (URN)
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Alternative ligands for the reelin receptors apolipoprotein E receptor 2 and very low density lipoprotein receptor [19.05 mb]
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Die reeler Maus hat eine Mutation die Missbildungen des Cortex und anderer Hirnareale auslöst. Reelin, das zugrundeliegende mutierte Protein, wird von Cajal-Retzius Zellen in der Marginalzone des Cortex sezerniert und koordiniert die Neuronenwanderung durch die Bindung an die Lipoproteinrezeptoren ApoER2 und VLDLR. Dadurch startet eine Signalkaskade beginnend mit der Phosphorylierung des intrazellulären Adapterproteins Dab1, welches eine Plattform für die Aktivierung verschiedenster Signalwege wie PI3K/Akt, C3G-Rap1 und Notch darstellt.

Die durch Reelin herbeigeführte PI3K/Akt Aktivierung moduliert das Aktin-Zytoskelett und ermöglicht die Umbildung der Mikrotubuli. Reelin nimmt auch durch Interaktion mit Notch weiteren Einfluss auf die Wanderung von Neuronen. Durch die Existenz von alternativen Liganden für ApoER2 und VLDLR, die wie Reelin signalisieren können, wird die Komplexität noch weiter erhöht. ApoER2, VLDLR und Dab1 sind essentielle Bestandteile des rostralen migratorischen Stroms, die dessen Neuronenwanderung unabhängig von Reelin steuern. Das in dieser Struktur präsente Protein F-Spondin wurde als alternativer Ligand für die Reelin Rezeptoren postuliert. Daher wurde F-Spondin im Hinblick auf dessen Potential, den Reelin-Signalweg zu aktivieren, untersucht. F-Spondin sezernierende Zellen wurden etabliert und Fibroblasten die ApoER2 oder VLDLR in Kombination mit Dab1 exprimieren wurden stimuliert. Durch die Bindung von F-Spondin an ApoER2 wird Dab1 phosphoryliert. Die Aktivierung von Dab1 wurde in primären Neuronen bestätigt. Leider erschwerten technische Probleme die weitere Charakterisierung des Proteins. Clusterin wurde als weiterer Ligand für ApoER2 und VLDLR identifiziert. Dies konnte durch quantitative und qualitative Bindungsstudien bestätigt werden. Des Weiteren wird Clusterin auch von Fibroblasten die ApoER2 oder VLDLR exprimieren endozytiert. Stimulation mit Clusterin resultiert in Phosphorylierung und Abbau von Dab1 und im weiteren Verlauf in Aktivierung von PI3K/Akt und Phosphorylierung von Cofilin. Im Gegensatz zu Reelin aktiviert die Clusterin Stimulation jedoch nicht den Notch-Signalweg. Clusterin wurde in den selben Hirnarealen wie ApoER2 und VLDLR gefunden. Daher kann die Clusterin-Rezeptor Interaktion als physiologisch relevant eingestuft werden. In Explanten der Subventrikulärzone verhindert die Blockade von Clusterin das Entstehen von Ketten proliferierender und wandernder neuronaler Vorläuferzellen. Diesem Effekt liegt die drastische Reduzierung der Zellteilungsrate zugrunde. Zusammenfassend wurden F-Spondin und Clusterin als alternative Liganden für ApoER2 und VLDLR die eine Reelin-Signalkaskade einleiten können bestätigt. Detaillierte Charakterisierung von Clusterin offenbarte dessen Einfluss auf die Neuronenwanderung durch die Regulierung der Zellteilung. Neben der hinreichend bekannten Rolle von Reelin im Gehirn deuten einige Studien auf einen Einfluss von Reelin auf Lebererkrankungen wie Leberzirrhose und Leberzellkarzinom hin. Deshalb wurde ein Nebenprojekt gestartet, das sich mit der Rolle von Reelin in der Entwicklung und Regeneration der Leber beschäftigte. Als erstes wurden Hepatozyten und Sternzellen der Leber im Hinblick auf deren Expression von Bestandteilen der Reelin-Signalkaskade untersucht. Obwohl diese Zellen die Reelin-Rezeptoren exprimieren, können sie kein Reelin-Signal einleiten, da ihnen Dab1 fehlt. Außerdem konnten keine Anomalien der Zellteilung während der Leberentwicklung von reeler Mäusen festgestellt werden. Die durch partielle Hepatektomie herbeigeführte Leberregeneration von reeler Mäusen blieb unverändert während des Höhepunktes der Zellteilung von Hepatozyten, war aber später reduziert. Das Unvermögen der wichtigsten Zellpopulationen eine Reelin-Signalkaskade einzuleiten und die Redundanz von Reelin während der Leberentwicklung deuten darauf hin, dass die Leber Reelin nur produziert und es keine bedeutende Rolle in dem Organ hat.

Zusammenfassung (Englisch)

The reeler mouse carries a mutation that is characterized by malformations of the cerebral cortex and other brain regions. Reelin, the protein mutated in this mouse strain, is secreted by Cajal-Retzius cells in the cortical marginal zone and coordinates neuronal migration by binding to the lipoprotein receptors ApoER2 and VLDLR on target cells. A signaling cascade is then initiated by phosphorylation of the intracellular adaptor protein Dab1, which acts as a platform for the activation of various downstream signaling pathways including PI3K/Akt, C3G-Rap1 and Notch. Reelin mediated PI3K/Akt activation results in modulation of the actin cytoskeleton and microtubule remodelling by reducing tau phosphorylation. In addition, the effects of Reelin on neuronal cell migration seem to be orchestrated by a link to Notch signaling. The existence of alternative ligands to ApoER2 and VLDLR that could act in a Reelin-like manner adds another layer of complexity.

ApoER2, VLDLR and Dab1 as essential components of the rostral migratory stream involved in neuronal migration independently of Reelin.

F-Spondin, present in the stream and able to activate Dab1, was proposed as alternative ligand for the Reelin receptors. Hence, detailed characterization of the interaction of F-Spondin with ApoER2 and VLDLR was initiated to reveal its potential to activate the Reelin-signaling pathway. F-Spondin expressing cells were generated and fibroblasts expressing either ApoER2 or VLDLR in combination with Dab1 were stimulated. Indeed, F-Spondin was found to be able to trigger Dab1 phosphorylation upon binding to ApoER2 but not via VLDLR. Then F-Spondin mediated Dab1 activation was proven in primary neurons. Unfortunately, technical problems precluded a more detailed analysis. Clusterin has been proposed as another alternative ligand for ApoER2 and VLDLR. Thus, as a first step clusterin binding to the Reelin receptors was confirmed by quantitative and qualitative assays. In addition to binding, ApoER2 or VLDLR expressing fibroblasts internalize clusterin. Clusterin stimulation triggers Dab1 phosphorylation and degradation. Subsequently, PI3K/Akt activation and cofilin phosphorylation were identified as downstream signaling events. However, in contrast to Reelin, clusterin stimulation does not activate Notch signaling. Clusterin expression was found in the same brain regions as ApoER2 and VLDLR thus adding physiological relevance to the in vitro binding and signaling data.

Indeed, proliferating migratory neuronal precursors do not form chains when clusterin was blocked in subventricular zone explants. This effect is due to a drastic decrease in cell proliferation rate upon clusterin inhibition. In summary, F-Spondin and clusterin were confirmed as alternative ligands for ApoER2 and VLDLR initiating a Reelin-signaling cascade. Detailed characterization of clusterin revealed involvement in neuronal migration in SVZ explants due to regulation of cell proliferation. Besides the well-established role of Reelin in the brain, several studies report involvement of Reelin in pathologies of the liver, such as liver cirrhosis and hepatocellular carcinoma. Thus, a side project aiming at characterizing the involvement of Reelin in liver development and regeneration was started. First, hepatocytes and hepatic stellate cells were tested for the expression of Reelin signaling components. Although the Reelin receptors are expressed, the cells are unresponsive to Reelin due to their lack of Dab1. Analyses of cell proliferation rates during liver development in reeler mice did not reveal any abnormalities. Liver regeneration after partial hepatectomy of reeler mice was not altered at the peak of hepatocyte proliferation, but was reduced at later time points. The inability of the main cell populations of the liver to respond to Reelin and normal liver development in reeler mice strongly suggest that the liver merely produces Reelin which is not functionally active in this organ.