Charakterisierung spezieller pflanzlicher Gamma-Tubulin-Sequenzbereiche und Detektion potentieller Interaktionspartner mittels Yeast-two-Hybrid-System

Mitotische und postmitotische Vorgänge pflanzlicher Zellen basieren auf der Funktion von Mikrotubuli. Es liegen nur wenige gesicherte Erkenntnisse zur Organisation dieser Multifunktionalität vor. Eine zentrale Bedeutung wird bei der Nukleation der Mikrotubuli an MTOCs durch γ-Tubulin zugeschrieben. Deren Zusammenlagerung an MTOCs ist jedoch noch nicht richtig verstanden. Domänen, die an der Proteinoberfläche exponiert werden, könnten in Interaktionen involviert sein. Hier werden im Besonderen der γ-A und γ-B-Peptivmotiv diskutiert. Es wurde das γ-A- und γ-B-Peptidmotiv des γ-Tubulins hinsichtlich einer Konservierung innerhalb des Pflanzenreiches untersucht. Die beiden Bereiche sind bei den grünen Landpflanzen stark konserviert. Sie divergieren stark zu den einzelligen Grünalgen Chlamydomonas reinhardtii und Chlorella spec. Es wurden daher in der bestehenden phylogentischen Lücke weitere Organismen hinsichtlich des γ-A und γ-B Peptidmotivs untersucht. Auswahlkriterien der Organismen waren Ein-/Mehrzelligkeit, Besitz/Abwesenheit von Centriolen und Besitz/Abwesenheit von Geißeln. Des weiteren wurde mit verschiedenen γ-Tubulin-Konstrukten um das γ-A- und γ-B-Peptidmotiv, gewonnen aus Nicotiana tabacum (BY2) mittels Y2H-System nach Interaktionspartnern gesucht. Bei den Sequenzuntersuchungen des γ-A- und γ-B-Peptidmotivs konnte festgestellt werden, dass die Konservierung innerhalb der Streptophytenlinie erfolgt. Interessant erweist sich die Tatsache, dass dieses Motiv bei den Jochalgen, welche ebenfalls den Streptophyten angehören, nur im γ-A-Peptidmotiv auftritt. Es besteht die Möglichkeit, dass die beiden potentiellen Interaktionspartner verschiedene Proteine als Interaktions-partner besitzen. Durch eine Anwendung eines auf dem GAL4-Protein basierenden Y2H-Systems mit vier unterschiedlichen Konstrukten des γ-Tubulin-A/B-Peptidbereichs als Köder-konstrukt und einer cDNA-Bibliothek als Beutekonstrukt, wurden diverse Sequenzen identifiziert. Identifiziert wurden das Poly(A)-Bindeprotein, Glycerin-aldehyd-3-phosphatdehydrogenase, die S-adenosyl-L-methionine-Synthetase, diverse Proteasom-Untereinheiten, eine sekretorische Peroxidase, eine Ascorbat-Peroxidase, die NtPOX1-Peroxidase und verschiedene Peroxidasen aus Nicotiana tabacum, Sequenzen des Chloroplastengenoms, ein Myosin-ähnliches Protein und eine Sequenz auf dem 5. Chromosom des Medicago truncatula-Klons mth2-16f8 und diverse humane Sequenzen der Proteine DKFZp68 und DKFZp77. Die Ergebnisse weisen auf eine komplexe Funktionsweise der unterschiedlichen Komponenten des pflanzlichen Cytoskeletts und des γ-Tubulins hin. Zur Aufklärung müsste dies in Zukunft mittels anderer genetischer, biochemischer oder funktioneller Methoden untersucht werden. Hypothesen über Interaktionen der Cytoskelettkomponenten können wahrscheinlich nicht allein durch die Anwendung des Y2H-Systems aufgeklärt werden.

Globular adiponectin induces platelet activation through the collagen receptor GPVI-Fc receptor gamma chain complex.

We identify gAd as a novel ligand for GPVI that stimulates tyrosine kinase-dependent platelet aggregation. Our data raise the possibility that gAd may promote unwanted platelet activation at sites of vascular injury.

The novel ruthenium-gamma-linolenic complex [Ru(2)(aGLA)(4)Cl] inhibits C6 rat glioma cell proliferation and induces changes in mitochondrial membrane potential, increased reactive oxygen species generation and apoptosis in vitro

The present study reports the synthesis of a novel compound with the formula [Ru(2)(aGLA)(4)Cl] according to elemental analyses data, referred to as Ru(2)GLA. The electronic spectra of Ru(2)GLA is typical of a mixed valent diruthenium(II,III) carboxylate. Ru(2)GLA was synthesized with the aim of combining and possibly improving the anti-tumour properties of the two active components ruthenium and gamma-linolenic acid (GLA). The properties of Ru(2)GLA were tested in C6 rat glioma cells by analysing cell number, viability, lipid droplet formation, apoptosis, cell cycle distribution, mitochondrial membrane potential and reactive oxygen species. Ru(2)GLA inhibited cell proliferation in a time and concentration dependent manner. Nile Red staining suggested that Ru(2)GLA enters the cells and ICP-AES elemental analysis found all increase in ruthenium from <0.02 to 425 mg/Kg in treated cells. The sub-G1 apoptotic cell population was increased by Ru(2)GLA (22 +/- 5.2%) when analysed by FACS and this was confirmed by Hoechst staining of nuclei. Mitochondrial membrane potential was decreased in the presence of Ru(2)GLA (44 +/- 2.3%). In contrast, the cells which maintained a high mitochondrial membrane potential had an increase (18 +/- 1.5%) in reactive oxygen species generation. Both decreased mitochondrial membrane potential and increased reactive oxygen species generation may be involved in triggering apoptosis in Ru(2)GLA exposed cells. The EC(50) for Ru(2)GLA decreased with increasing time of exposure from 285 mu M at 24h, 211 mu M at 48 h to 81 mu M at 72 h. In conclusion, Ru(2)GLA is a novel drug with anti proliferative properties in C6 glioma cells and is a potential candidate for novel therapies in gliomas. Copyright (C) 2009 John Wiley & Sons, Ltd.

(alpha + gamma(1)) Complex phase formation in the Cu-10 mass% Al-6mass% Ag alloy

In this work the (alpha + gamma(1)) complex phase formation reaction in the Cu-10mass% Al-6mass% Ag alloy was studied using Differential Scanning Calorimetry (DSC), Differential Thermodilatometry (DTD), X-ray diffractometry (XRD), Optical (OM) and Scanning Electron Microscopies (SEM). The results indicated the presence of two different processes, related to a change in the Ag diffusion route from the alpha matrix to the (alpha + gamma(1)) complex phase.

Charakterisierung einer pflanzlichen Variante des Cytoskelettproteins gamma-Tubulin durch Strukturmodellierung, Überexpression und Analyse der Interaktionspartner

Wie alle Eukaryoten besitzen auch höhere Pflanzen ein mikrotubuläres Cytoskelett. Einige Funktionen dieses Cytoskeletts sind relativ stark konserviert, andere dagegen scheinen sehr pflanzenspezifisch zu sein. Dies betrifft insbesondere charakteristische mikrotubuläre Netzwerke, die bei der Neubildung und der Verstärkung der Zellwände wichtige Rollen übernehmen. Wie der Aufbau dieser Netzwerke kontrolliert wird, ist bisher relativ unklar. Typische Mikrotubuli organisierende Zentren (MTOC), insbesondere Centrosomen oder Spindelpolkörper, sind bei höheren Pflanzen nicht beobachtet worden. Von pilzlichen und tierischen Organismen weiß man, dass gamma-Tubulin (gTUB) mit seinen assoziierten Proteinen in den MTOC bei der Nukleation von Mikrotubuli eine Schlüsselfunktion hat. Dieses Mitglied der Tubulin-Superfamilie wird aber auch in Pflanzen gefunden, dessen genaue Funktion bisher unbekannt ist. Zu Beginn der Arbeit wurden mittels in silico Berechnungen Strukturmodelle des pflanzlichen gTUBs aus Nicotiana tabacum erarbeitet, da die Struktur, die zu einem Verständnis der pflanzlichen Wachstumsregulation beitragen könnte, bisher unbekannt ist. Auf Grundlage der bioinformatischen Daten konnte für weitere Studien eine notwendige gTUB-Deletionsmutante entwickelt werden. Für Röntgendiffraktionsstudien und gTUB-Interaktionspartneranalysen war die Verfügbarkeit verhältnismäßig großer Proteinmengen notwendig. Die Expression der gTUB-Volllängensequenz in gelöster und aktiver Form stellte einen immanent wichtigen Zwischenschritt dar. Das Escherichia coli T7/lacO-Expressionssystem lieferte, trotz vielversprechender Erfolge in der Vergangenheit, kein gelöstes rekombinantes gTUB. So wurden zwar verhältnismäßig hohe Expressionsraten erzielt, aber das rekombinante gTUB lag quantitativ als Inclusion bodies vor. Eine Variationen der Expressionsparameter sowie umfangreiche Versuche mittels verschiedenster Konstrukte sowie potentiell die Löslichkeit erhöhenden Tags gTUB in gelöster Form in E. coli zu exprimieren blieben erfolglos. Eine Denaturierung der Inclusion bodies und Rückfaltung wurde aufgrund der wohl bei der Tubulinfaltung notwendigen komplexeren Chaperone sowie thermodynamischer Überlegungen ausgeschlossen. Die höher evolvierte Chaperonausstattung war ein Hauptgrund für die Verwendung der eukaryotischen Hefe-Expressionssysteme K. lactis und des S. cerevisiae-Stammes FGY217 zur gTUB-Expression. So konnten nach der Selektion nur transgene Hefe-Zellen dokumentiert werden, die die gTUB-Expressionskassette nachweislich an der vorgesehenen Zielposition in ihrem Genom integrierten, aber keine dokumentierbare Expression zeigten. Die wahrscheinlichste Begründung hierfür ist, dass ein erhöhter intrazellulärer gTUB-Titer mit dem Zellwachstum und der Zellteilung dieser eukaryotischen Organismen interferierte und durch Rückkopplungen die rekombinante gTUB-CDS aus N. tabacum ausgeschaltet wurde. Der Versuch einer transienten gTUB-Überexpression in differenzierten Blattgeweben höherer Pflanzen war eine logische Konsequenz aus den vorherigen Ergebnissen und lieferte, wenn auch nicht die für eine Proteinkristallisation notwendigen Mengen, gelöstes gTUB. Bestrebungen einer stabilen Transfektion von A. thaliana oder BY-2-Zellkulturen mit einer gTUB-CDS lieferten keine transgenen Organismen, was starke Interferenzen der rekombinanten gTUB-CDS in den Zellen vermuten lies. Transfektionsversuche mit nur GFP tragenden Konstrukten ergaben hingegen eine hohe Anzahl an transgenen Organismen, die auch verhältnismäßig starke Expressionsraten zeigten. Die erzielten Proteinmengen bei der transienten gTUB-Überexpression in N. benthamiana Blattgeweben, in Co-Expression mit dem Posttransriptional Gene Silencing-Suppressorprotein p19, waren für einen Pull-Down sowie eine massenspektroskopische Analyse der Interaktionspartner ausreichend und ergaben Befunde. Eine abschließende Auswertung des erarbeiteten massenspektroskopischen Datensatzes wird jedoch erst dann möglich sein, wenn das Tabak-Proteom vollständig sequenziert ist. Die Erweiterung der bestehenden pflanzlichen Vergleichsdatenbanken um das bisher bekannte Tabak-Proteom vervielfachte die Anzahl der in dieser Studie identifizierten gTUB-Interaktionspartner. Interaktionen mit dem TCP1-Chaperon untermauern die Hypothese der zur Faltung pflanzlichen gTUBs notwendigen Chaperone. Beobachtete gTUB-Degradationsmuster in Verbindung mit Interaktionen des 26S-Proteasoms deuten auf eine Gegenregulationen bei erhöhtem gTUB-Titer auf Proteinebene hin. Da Blattgewebe selbst nur noch über eine sehr geringe und inhomogene Teilungsaktivität verfügen ist diese Regulation hoch spannend. Auch konnte durch Co-Expression des PTGS-Suppressorproteins p19 gezeigt werden, dass bei der gTUB-Expression eine Regulation auf RNA-Ebene erfolgt.

Spc98p Directs the Yeast γ-Tubulin Complex into the Nucleus and Is Subject to Cell Cycle-dependent Phosphorylation on the Nuclear Side of the Spindle Pole Body

In the yeast Saccharomyces cerevisiae, microtubules are organized by the spindle pole body (SPB), which is embedded in the nuclear envelope. Microtubule organization requires the γ-tubulin complex containing the γ-tubulin Tub4p, Spc98p, and Spc97p. The Tub4p complex is associated with cytoplasmic and nuclear substructures of the SPB, which organize the cytoplasmic and nuclear microtubules. Here we present evidence that the Tub4p complex assembles in the cytoplasm and then either binds to the cytoplasmic side of the SPB or is imported into the nucleus followed by binding to the nuclear side of the SPB. Nuclear import of the Tub4p complex is mediated by the essential nuclear localization sequence of Spc98p. Our studies also indicate that Spc98p in the Tub4p complex is phosphorylated at the nuclear, but not at the cytoplasmic, side of the SPB. This phosphorylation is cell cycle dependent and occurs after SPB duplication and nucleation of microtubules by the new SPB and therefore may have a role in mitotic spindle function. In addition, activation of the mitotic checkpoint stimulates Spc98p phosphorylation. The kinase Mps1p, which functions in SPB duplication and mitotic checkpoint control, seems to be involved in Spc98p phosphorylation. Our results also suggest that the nuclear and cytoplasmic Tub4p complexes are regulated differently.

A Genetic Analysis of Interactions with Spc110p Reveals Distinct Functions of Spc97p and Spc98p, Components of the Yeast γ-Tubulin Complex

The spindle pole body (SPB) in Saccharomyces cerevisiae functions as the microtubule-organizing center. Spc110p is an essential structural component of the SPB and spans between the central and inner plaques of this multilamellar organelle. The amino terminus of Spc110p faces the inner plaque, the substructure from which spindle microtubules radiate. We have undertaken a synthetic lethal screen to identify mutations that enhance the phenotype of the temperature-sensitive spc110–221 allele, which encodes mutations in the amino terminus. The screen identified mutations in SPC97 and SPC98, two genes encoding components of the Tub4p complex in yeast. The spc98–63 allele is synthetic lethal only with spc110 alleles that encode mutations in the N terminus of Spc110p. In contrast, the spc97 alleles are synthetic lethal with spc110 alleles that encode mutations in either the N terminus or the C terminus. Using the two-hybrid assay, we show that the interactions of Spc110p with Spc97p and Spc98p are not equivalent. The N terminus of Spc110p displays a robust interaction with Spc98p in two different two-hybrid assays, while the interaction between Spc97p and Spc110p is not detectable in one strain and gives a weak signal in the other. Extra copies of SPC98 enhance the interaction between Spc97p and Spc110p, while extra copies of SPC97 interfere with the interaction between Spc98p and Spc110p. By testing the interactions between mutant proteins, we show that the lethal phenotype in spc98–63 spc110–221 cells is caused by the failure of Spc98–63p to interact with Spc110–221p. In contrast, the lethal phenotype in spc97–62 spc110–221 cells can be attributed to a decreased interaction between Spc97–62p and Spc98p. Together, these studies provide evidence that Spc110p directly links the Tub4p complex to the SPB. Moreover, an interaction between Spc98p and the amino-terminal region of Spc110p is a critical component of the linkage, whereas the interaction between Spc97p and Spc110p is dependent on Spc98p.

Evidence that the 50-kDa substrate of brefeldin A-dependent ADP-ribosylation binds GTP and is modulated by the G-protein beta gamma subunit complex.

Brefeldin A, a fungal metabolite that inhibits membrane transport, induces the mono(ADP-ribosyl)ation of two cytosolic proteins of 38 and 50 kDa as judged by SDS/PAGE. The 38-kDa substrate has been previously identified as glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH). We report that the 50-kDa BFA-induced ADP-ribosylated substrate (BARS-50) has native forms of 170 and 130 kDa, as determined by gel filtration of rat brain cytosol, indicating that BARS-50 might exist as a multimeric complex. BARS-50 can bind GTP, as indicated by blot-overlay studies with [alpha-32P]GTP and by photoaffinity labeling with guanosine 5'-[gamma-32P] [beta,gamma-(4-azidoanilido)]triphosphate. Moreover, ADP-ribosylation of BARS-50 was completely inhibited by the beta gamma subunit complex of G proteins, while the ADP-ribosylation of GAPDH was unmodified, indicating that this effect was due to an interaction of the beta gamma complex with BARS-50, rather than with the ADP-ribosylating enzyme. Two-dimensional gel electrophoresis and immunoblot analysis shows that BARS-50 is a group of closely related proteins that appear to be different from all the known GTP-binding proteins.

Differenzielle Expression von Tubulin-Genen bei der Entwicklung von Blattzellen der Gerste (Hordeum vulgare L.)

Die Morphogenese einer Pflanzenzelle wird in großem Maße durch die Dynamik kortikaler Mikrotubuli (MT) bestimmt, die auf die Zellwandsynthese Einfluß nehmen. In dieser Arbeit wurden die Transkriptmengen der alpha-Tubulin-Isotypen und des gamma-Tubulin während der Entwicklung des Gerstenblattes analysiert, um Zusammenhänge zu bereits beschriebenen Umwandlungen im kortikalen MT-Cytoskelett der Mesophyllzellen aufzudecken. Erstmals konnte bei einer höheren Pflanze die Genexpression auf RNA-Ebene innerhalb einer Tubulin-Multigenfamilie im Verlauf der Blattentwicklung umfassend dargestellt werden.Es wurden blattspezifische cDNA-Bibliotheken erstellt und mittels RT-PCR homologe DNA-Gensonden für die Screeningprozesse der cDNA-Bibliotheken hergestellt. cDNA-Sequenzen von alpha-, beta-, und gamma-Tubulin konnten isoliert werden. Weitere, weniger abundante alpha-Tubulin-Sequenzen wurden während zusätzlicher Screeningrunden über PCR-Ausschluß häufig vertretener, bereits bekannter Isotypen isoliert.Die cDNA-Sequenzen von insgesamt fünf verschiedenen Isotypen des alpha-Tubulin konnten aufgeklärt werden, drei Isotypen wiesen bis zu fünf im nicht kodierenden 3´-Bereich verkürzte Varianten auf, die aber in ihrer Anzahl deutlich unterrepräsentiert waren. Die abgeleiteten Aminosäuresequenzen umfassten bei drei Isotypen 451 Aminosäuren (AS), zwei Isotypen waren im C-Terminus um eine bzw. um zwei AS kürzer. Die fünf alpha-Tubulin-Isotypen wiesen charakteristische Expressionsmuster auf, die in drei Klassen unterteilbar waren. Die Isotypen HVATUB1 und HVATUB5 (MT-Band-Isotypen) hatten den maximalen Gehalt in Blattbereichen, in denen auch hauptsächlich Mesophyllzellen mit kortikalen MT-Bänderungen vorkommen, wobei HVATUB5 den am schwächsten exprimierte Isotyp darstellte. HVATUB3 (Random-MT-Isotyp) zeigte die stärksten Expressionsraten. Die im Meristem und meristemnahen Bereichen bereits recht hohe Abundanz erreichte erst nach der Zellstreckungszone in einer Blattzone das Maximum, in dem hauptsächlich Mesophyllzellen mit zerstreut angeordneten MT anzutreffen sind. Die Isotypen HVATUB2 und HVATUB4 (MImax-Isotypen) waren in mitotisch aktiven, basalen Blattbereichen dominant.Die cDNA-Sequenz vom gamma-Tubulin der Gerste, HVGTUB, wurde ermittelt; die abgeleitete Aminosäuresequenz bestand aus 469 AS. Das Auftreten einer im nicht kodierenden 3´-Bereich kürzeren Variante konnte erstmals bei pflanzlichem gamma-Tubulin beschrieben werden. Southernblot-Analysen ließen darauf schließen, daß gamma-Tubulin nur als Einzelkopie im Genom der Gerste vorkommt. gamma-Tubulin wurde im mitosereichen Meristem der Blattbasis am stärksten exprimiert. Da die Abnahme der Transkriptmenge weitaus langsamer verlief als die Abnahme der Zellteilungsaktivität, ist anzunehmen, daß gamma-Tubulin neben der Erfüllung von mitose- und zellteilungsspezifischen Funktionen auch eine Rolle im Zusammenhang mit der Dynamik des kortikalen MT-Cytoskeletts spielt. Einen ersten Schritt zur Aufklärung der Genfamilie des beta-Tubulin bei Gerste stellt die Isolierung drei verschiedener cDNA-Sequenzen von beta-Tubulin dar.

Platelet endothelial cell adhesion molecule-1 signaling inhibits the activation of human platelets

Platelet endothelial cell adhesion molecule-1 (PECAM-1/CD31) is a 130-kd transmembrane glycoprotein and a member of the growing family of receptors with immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motifs (ITIMs). PECAM-1 is expressed on platelets, certain T cells, monocytes, neutrophils, and vascular endothelial cells and is involved in a range of cellular processes, though the role of PECAM-1 in platelets is unclear. Cross-linking of PECAM-1 results in phosphorylation of the ITIM allowing the recruitment of signaling proteins that bind by way of Src-homology domain 2 interactions. Proteins that have been implicated in the negative regulation of cellular activation by ITIM-bearing receptors include the tyrosine phosphatases SHP-1 and SHP-2. Tyrosine phosphorylation of immunoreceptor tyrosine-based activatory motif (ITAM)-bearing receptors such as the collagen receptor GPVI-Fc receptor gamma-chain complex on platelets leads to activation. Increasing evidence suggests that ITIM- and ITAM-containing receptors may act antagonistically when expressed on the same cell. In this study it is demonstrated that cross-linking PECAM-1 inhibits the aggregation and secretion of platelets in response to collagen and the GPVI-selective agonist convulxin. In these experiments thrombin-mediated platelet aggregation and secretion were also reduced, albeit to a lesser degree than for collagen, suggesting that PECAM-1 function may not be restricted to the inhibition of ITAM-containing receptor pathways. PECAM-1 activation also inhibited platelet protein tyrosine phosphorylation stimulated by convulxin and thrombin; this was accompanied by inhibition of the mobilization of calcium from intracellular stores. These data suggest that PECAM-1 may play a role in the regulation of platelet function in vivo.

A global proteomics approach identifies novel phosphorylated signaling proteins in GPVI-activated platelets: involvement of G6f, a novel platelet Grb2-binding membrane adapter.

Collagen-related peptide (CRP) stimulates powerful activation of platelets through the glycoprotein VI (GPVI)-FcR gamma-chain complex. We have combined proteomics and traditional biochemistry approaches to study the proteome of CRP-activated platelets, focusing in detail on tyrosine phosphorylation. In two separate approaches, phosphotyrosine immunoprecipitations followed by 1-D-PAGE, and 2-DE, were used for protein separation. Proteins were identified by MS. By following these approaches, 96 proteins were found to undergo PTM in response to CRP in human platelets, including 11 novel platelet proteins such as Dok-1, SPIN90, osteoclast stimulating factor 1, and beta-Pix. Interestingly, the type I transmembrane protein G6f was found to be specifically phosphorylated on Tyr-281 in response to platelet activation by CRP, providing a docking site for the adapter Grb2. G6f tyrosine phoshporylation was also found to take place in response to collagen, although not in response to the G protein-coupled receptor agonists, thrombin and ADP. Further, we also demonstrate for the first time that Grb2 and its homolog Gads are tyrosine-phosphorylated in CRP-stimulated platelets. This study provides new insights into the mechanism of platelet activation through the GPVI collagen receptor, helping to build the basis for the development of new drug targets for thrombotic disease.

GPVI and CLEC-2

The glycoprotein VI (GPVI)-FcR gamma-chain complex initiates powerful activation of platelets by the subendothelial matrix proteins collagen and laminin, which are exposed following vessel damage. Initiation of platelet activation is through an immunoreceptor tyrosine-based activation motif (ITAM). C-type lectin receptor 2 (CLEC-2), following engagement by its endogenous ligand, podoplanin, also mediates powerful platelet activation through Src and Syk kinases, but regulates Syk through a novel dimerization mechanism via a single YxxL motif known as a hemITAM. This chapter compares the signaling pathways of both receptors and their role in hemostasis and thrombosis. Platelets are also increasingly implicated in processes beyond hemostasis and thrombosis. One such process is the efficient separation of the lymphatic and blood vasculatures, which is dependent on CLEC-2-mediated platelet activation.

GPVI and CLEC-2 in hemostasis and vascular integrity

The glycoprotein VI (GPVI)-FcR gamma-chain complex initiates powerful activation of platelets by the subendothelial matrix proteins collagen and laminin through an immunoreceptor tyrosine-based activation motif (ITAM)-regulated signaling pathway. ITAMs are characterized by two YxxL sequences separated by 6-12 amino acids and are found associated with several classes of immunoglobulin (Ig) and C-type lectin receptors in hematopoietic cells, including Fc receptors. Cross-linking of the Ig GPVI leads to phosphorylation of two conserved tyrosines in the FcR gamma-chain ITAM by Src family tyrosine kinases, followed by binding and activation of the tandem SH2 domain-containing Syk tyrosine kinase and stimulation of a downstream signaling cascade that culminates in activation of phospholipase Cgamma2 (PLCgamma2). In contrast, the C-type lectin receptor CLEC-2 mediates powerful platelet activation through Src and Syk kinases, but regulates Syk through a novel dimerization mechanism via a single YxxL motif known as a hemITAM. CLEC-2 is a receptor for podoplanin, which is expressed at high levels in several tissues, including type 1 lung alveolar cells, lymphatic endothelial cells, kidney podocytes and some tumors, but is absent from vascular endothelial cells and platelets. In this article, we compare the mechanism of platelet activation by GPVI and CLEC-2 and consider their functional roles in hemostasis and other vascular processes, including maintenance of vascular integrity, angiogenesis and lymphogenesis.

Nukleation pflanzlicher Mikrotubuli: Expression relevanter Gene

Die wichtigsten Bestandteile des Cytoskeletts in pflanzlichen Zellen sind die Actinfilamente und die Mikrotubuli. Die Mikrotubuli spielen in der Organisation und der Morphogenese von pflanzlichen Zellen eine wichtige Rolle. Sie sind zusammen mit den Cellulosefibrillen an der Formgebung der Pflanzenzelle beteiligt. Sie bilden das Präprophaseband, das die Zellteilungsebene bestimmt und die Mitosespindel, die für die Trennung der Chromosomen sorgt, sowie den Phragmoplasten, der die Zellwand zwischen den Tochterzellen bildet. Weiterhin geben die Mikrotubuli durch Interaktion mit den Cellulose-Synthase-Komplexen die Richtung der Zellexpansion vor (GRANGER und CYR, 2001; LLOYD und CHAN, 2002; BASKIN, 2002). Die Mikrotubuli sind auch an der Stabilisierung der Zellform und an Transportprozessen beteiligt. Als Bestandteil der Mikrotubuli-organisierenden Zentren (MTOCs) wurde das γ-Tubulin identifiziert, das sehr wahrscheinlich an der Nukleation der Mikrotubuli beteiligt ist, indem es die Assemblierung der αβ-Tubulindimere zu Mikrotubuli einleitet. In tierischen Zellen ist durch intensive Forschung inzwischen relativ viel über die Funktion von γ-Tubulin, vor allem im Verlauf der Zellteilung bekannt, wie z. B. die Lokalisation in Centrosomen mit ihren paarweise angeordneten Centriolen, die die MTOCs darstellen. In pflanzlichen Zellen sind bisher nur wenige Funktionen des Proteins hinreichend geklärt. Die höheren Pflanzen besitzen keine Centriolen und keine Centrosomen. Über die Zellteilung hinaus gibt es kaum Anhaltspunkte über das Vorhandensein oder eventuelle Aufgaben von γ-Tubulin in expandierenden und voll expandierten Zellkulturen und Pflanzengeweben. In dieser Arbeit wurde die Expression über PCR und die Messung des Proteingehalts von cytoskelett-relevanten Proteinen in den Entwicklungsstadien der Zellsuspensionskultur (BY-2) und von Blattstadien der Tabakpflanze (SR1) von Nicotiana tabacum gemessen. Primäres Ziel war es eine Aussage zu erhalten, in welchem Ausmaß γ-Tubulin in expandierenden und voll expandierten Zellen noch exprimiert wird und ob bzw. wie eine Regulation (transkriptionell oder posttranskriptionell) des γ-Tubulins in der Pflanze stattfindet. Für den Nachweis des γ-Tubulins auf der Proteinebene wurde ein pflanzenspezifischer γ-Tubulin Antikörper zu entwickelt. Bei diesem Antikörper handelte es sich um einen polyklonalen Antikörper, der spezifisch gegen eine Sequenz in pflanzlichem γ-Tubulin gerichtet ist. Dabei zeigte der in der Arbeit entwickelte Antikörper gegen die pflanzliche JOSHI-Domäne spezifische Signale. Der erfolgte Nachweis von γ-Tubulin auf der Proteinebene und der Transkripte zeigte bis in die ältesten untersuchten Stadien der Zellsuspensionskultur (BY-2) und in Geweben der Blattstadien der Tabakpflanze (SR1) deutliche Signale für γ-Tubulin. Es war somit nicht nur in meristematisch aktiven Zellen und Geweben von Nicotiana tabacum, sondern auch in nichtmitotischen Zellen und Geweben vorhanden. Hierbei war über die Phasen der Zellteilung und der Zellformgebung hinweg auf beiden Ebenen eine parallele Entwicklung mit relativ konstanten starken Signalen zu beobachten. Nach dem Einstellen der Teilungsaktivität fiel der Gehalt an mRNA deutlich ab. Dabei nahm die Konzentration des Proteins im Vergleich zur mRNA zeitlich verzögert ab. Diese Ergebnisse bei der Zellsuspensionskultur (BY-2) und Tabakpflanze (SR1) gehen mit der möglichen Nukleationstätigkeit des Proteins konform. Es waren geringere aber doch deutlichen Signale bei Absterbenden Zellen der Zellkultur, bzw. bei expandierenden und voll expandierten und seneszenten Blättern der Tabakpflanze (SR1) nachzuweisen. Dies lässt die Folgerung zu, dass die nachgewiesene mRNA von γ-Tubulin nicht posttranskriptionell reguliert wird, sondern dass das γ-Tubulin auch eine wichtige Rolle außerhalb der Zellteilung in den postmitotischen Stadien, z. B. als organisierender Faktor bei der Umgestaltung oder Stabilisierung des Mikrotubuli-Cytoskeletts, spielt. Der γ-Tubulin-Gehalt in den Geweben der SR1-Pflanze zeigte über die Zellkultur hinaus, dass die Expression von α-Tubulin nach Einstellen der Teilungsaktivität kontinuierlich abnimmt. Dieses Ergebnis legt die Vermutung nahe, dass γ-Tubulin in älteren Blattgeweben zusätzliche Aufgaben übernehmen könnte, die nicht auf eine gleichzeitige Expression von α-Tubulin angewiesen sind. So kann beispielsweise eine Beteiligung von γ-Tubulin an der Stabilisierung der Mikrotubuli, und damit einhergehend eine Abnahme der dynamischen Instabilität dieser Filamente, eine denkbare Funktion des Proteins in expandierendem und voll expandiertem Gewebe sein. Die Aufgaben von γ-Tubulin in sehr altem Gewebe mit deutlichen Anzeichen der Seneszenz können allerdings nach dem derzeitigen Stand der Forschung nicht eindeutig beantwortet werden und bedürfen weitergehenden Untersuchungen, da dadurch ein die Komplexität und die Dynamik des pflanzlichen Cytoskeletts geklärt werden kann.

Etablierung transgener BY-2-Zelllinien zur In-vivo-Lokalisierung pflanzlicher Cytoskelettproteine

Bei den Pflanzen sind viele Fragen bezüglich der Organisation und Regulation des bei der Zellteilung und differenzierung wichtigen Auf-, Ab- und Umbaus des Mikrotubuli-Netzwerkes noch immer offen, insbesondere was die Rolle des γ-Tubulins betrifft. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Etablierung von BY-2 Modell-Zelllinien (Nicotiana), die verschiedene mit fluoreszierenden Proteinen (FP) markierte Elemente des Cytoskeletts exprimieren, um eine fluoreszenzmikroskopische Detektion in vivo zu ermöglichen.rnAls Grundlage für alle weiteren Versuche wurde eine zuverlässige Methode zur A. tumefaciens vermittelten stabilen Transfektion von BY-2 Zellen erarbeitet. Für die Expression von FP-markierten Cytoskelettproteinen, wurden entsprechende Fusionskonstrukte kloniert und via A. tumefaciens in BY-2 Zellen transferiert. So gelang zunächst die Herstellung transgener Zelllinien, die GFP-markiertes α- bzw. γ-Tubulin exprimierten. Diese sollten später als Basis für die Untersuchung des dynamischen Mikrotubuli-Netzwerkes bzw. dessen Regulation dienen. In beiden Zelllinien standen die Konstrukte zunächst unter Kontrolle eines doppelten 35S-Promotors, was zu einer starken, konstitutiven Expression der Transgene führte. Fluoreszenzmikroskopisch konnten Strukturen, an deren Aufbau Mikrotubuli beteiligt sind, detektiert werden. Aufgrund einer starken Hintergrundfluoreszenz, vermutlich bedingt durch die konstitutive Überexpression, war die Darstellung feinerer Bereiche, wie sie im Cytoskelett häufig auftreten, jedoch äußerst schwierig. Deshalb wurde eine schwächere bzw. adäquate Expressionsrate angestrebt. rnPhysiologische Expressionsraten sollten vor allem durch den endogenen γ-Tubulin-Promotor ermöglicht werden. Da die entsprechende Sequenz noch unbekannt war, wurde sie zunächst bestimmt und in ein passendes Konstrukt integriert. Fluoreszenzmikroskopische Untersuchungen der resultierenden Zelllinie ließen auf eine stark reduzierte Expressionsrate schließen. Tatsächlich war die Detektion von Cytoskelettstrukturen, wenn überhaupt, erst bei deutlich längeren Belichtungszeiten möglich. Bedingt durch die langen Belichtungszeiten wurde die Dokumentation durch eine latente pflanzentypische Autofluoreszenz der Zellen erschwert. Auch wenn hier keine detailreicheren Aufnahmen der Cytoskelettstrukturen möglich waren, ist die Zellkultur für weiterführende Untersuchungen, z.B. in Studien bezüglich des zeitlichen Expressionsmusters des γ-Tubulins, potentiell geeignet. Der Einsatz eines sensibleren Mikroskopsystems ist allerdings erforderlich. rnUm klären zu können, inwieweit γ-Tubulin mit den Mikrotubuli co-lokalisiert, wurden Zelllinien benötigt, bei denen die entsprechenden Elemente unterschiedlich markiert waren. Zu diesem Zweck wurde der Einsatz von RFP-markiertem Tubulin getestet. Eine deutliche Überexpression von RFP alleine war möglich. Trotz mehrfacher Wiederholung der Versuche war aber keine Expression von RFP-markiertem α-Tubulin in BY-2 Zellen zur Visualisierung der Mikrotubuli detektierbar. Die DNA-Sequenzen waren im Genom nachweisbar, eine Transkription jedoch nicht. Möglicherweise spielten hier gene silencing Effekte eine Rolle. Das verwendete RFP (TagRFP) und GFP stammten aus unterschiedlichen Organismen, aus einer Seeanemone bzw. einer Qualle. Eine Lösung könnte der Austausch des TagRFP durch ein Quallen-Derivat, das in einer von grün unterscheidbaren Farbe fluoresziert, bringen. Da bereits BY-2 Zelllinien vorliegen, die GFP-markiertes α- bzw. γ-Tubulin exprimieren, sollte es, nach Klonieren eines entsprechenden Konstruktes, zeitnah möglich sein, eine doppelt transfizierte Zelllinie herzustellen.