Recognition of basic sorting motifs within synaptic membrane cargo proteins by the clathrin-adaptor complex AP-2

Kommunikation im zentralen Nervensystem erfolgt über chemische Synapsen, die interzelluläre, asymmetrische Verbindungen zwischen einem Axon und dem Dendriten eines benachbarten Neurons darstellen. Synapsen bestehen aus einer präsynaptischen Signal freisetzenden und einer postsynaptischen Signal empfangenden Stelle. Internalisierung von synaptischen Proteinen mittels clathrin-umhüllter Vesikel spielt eine wichtige Rolle in der Regulierung von Prozessen an beiden synaptischen Seiten. An der Präsynapse werden synaptische Vesikel Proteine und überschüssige Membran durch Clathrin-vermittelte Endozytose zurückgeführt.An der Postsynapse kann die Stärke der Signalweiterleitung durch clathrin-vermittelte Endozytose von Neurotransmitterrezeptoren moduliert werden.Eine Voraussetzung für clathrin-vermittelte Endozytose bildet die Erkennung von Protein-Ladung durch Sortierungssignale in deren zytoplasmatischem Ende durch den heterotetrameren Clathrin-Adaptor AP-2 oder andere monomere Adaptoren.In dieser Arbeit zeigen wir, daß die mittlere Untereinheit µ2 des AP-2 Komplexes direkt mit dem zytoplasmatischen Schwanz der exzitatorischen AMPA-Rezeptor Untereinheit GluR2 über ein dibasisches Motiv interagiert.An der Präsynapse schafft die Erkennung einer dibasischen Sequenz in der C2B-Domäne des synaptischen Vesikelproteins Synaptotagmin 1 durch µ2-adaptin eine Verbindung zur Endozytose-Maschinerie und spielt eine Rolle im Recycling von synaptischen Vesikeln.Wir haben eine Chimäre eingesetzt, um die Rolle des dibasischen Erkennungsmotivs im AMPA Rezeptor in der clathrin-vermittelten Endozytose zu charakterisieren. Die dibasische Sequenz genügt, um die clathrin- vermittelte Internalisierung einer Synaptotagmin 1 Chimäre, die das dibasische AMPA Rezeptor Sortierungsmotiv trägt, von der Plasmamembran transfizierter Zellen in Gang zu setzen. Inhibition der Clathrin-vermittelten Endozytose in durch si-RNA, die gegen µ2-adaptin gerichtet ist, verhindert die Internalisierung der Chimäre.Daher stellt die Erkennung basischer Sortierungsmotive durch µ2-adaptin eine direkte Verbindung zur Endozytose-Maschinerie dar, und spielt eine Rolle in der Internalisierung von exzitatorischen AMPA-Rezeptoren analog zur Erkennung des synaptischen Vesikelproteins Synaptotagmin 1 durch AP-2. Diese Arbeit zeigt, daß ein dibasisches Motiv als allgemeines Erkennungssignal in der regulierten Aufnahme von Membranproteinen an beiden Seiten der Synapse dient.Die Etablierung der axonalen Polarität im Verlauf der neuronalen Differenzierung erfordert Reifung einer intrazellulären Sortierungsmaschinerie, die den direkten Transport von synaptischen Vesikelproteinen zur sich bildenden Synapse gewährleistet. Im zweiten Teil dieser Arbeit untersuchten wir die Fragestellung, ob Clathrin-vermittelte Endozytose von der Plasmamembran neuronaler Vorläuferzellen eine Rolle in der Bildung Vorläufer-Organelle zu synaptischen Vesikeln spielt.Als Modellsystem, um die Expressionsmuster synaptischer Vesikelproteine zu untersuchen, benutzten wir die Retinsäure induzierte Differenzierung unpolarer embryonischer Vorläuferzellen zu postmitotischen Neuronen. Die Expression synaptischer Vesikelproteine wird zu einem frühen Stadium der neuronalen Differenzierung, noch vor der Ausbildung von Neuriten und Synaptogenese, eingeschaltet. Synaptische Vesikelproteine befinden sich in einem perinukleären Kompartiment in den neuronalen Vorläuferzellen. Die Kolokalisierung von endozytiertem Transferrin mit endogenen synaptischen Vesikelproteinen in dem perinukleären Kompartiment deutet auf dessen endosomalen Ursprung hin, obwohl keine Kolokalisation mit Markern für frühe oder späte Endosomen beobachtet wurde. Ein Antikörper-Aufnahme-Experiment, in dem ein monoklonaler, gegen die luminale Domäne des synaptischen Vesikelproteins Synaptotagmin 1 gerichteter Antikörper von der Plasmamembran postmitotischer Neuronen aufgenommen und in das perinukleäre Kompartiment sortiert wurde, unterstützt eine mögliche Bedeutung als Recycling-Kompartiment.Unsere Daten favorisieren ein Modell, in dem clathrin-vermitteltes Zyklieren synaptischer Vesikelproteine zwischen der Plasmamembran und einem perinukleären Recycling-Kompartiment in neuronalen Vorläuferzellen in die Biogenese einer Vorläufer-Organelle für synaptische Vesikel eingebunden sein könnte, die den Transport von synaptischen Vesikelproteinen entlang des Axons zur naszierenden Synapse vermittelt.

Author dc:creator

• Kastning, Kathrin

Contributors dc:contributor

• Figura, Kurt von Prof. Dr. Dr.
• Braus, Gerhard Prof. Dr.
• Gradmann, Dietrich Prof. Dr.
• Irniger, Stefan PD Dr.

• 570 Biowissenschaften, Biologie
• Biologie
• Clathrin-vermittelte Endozytose
• AMPA-Rezeptor
• AP-2
• clathrin-mediated endocytosis
• AMPA receptor
• WHC 700 Zellrezeptoren
• Zellrezeptoren
• Membranrezeptoren
• Zelluläre Kommunikation

Licence

• https://webdoc.sub.gwdg.de/diss/copyr_diss.html

Language dc:language

eng

Identifier

https://dx.doi.org/10.53846/goediss-648
urn:nbn:de:gbv:7-webdoc-8-5
webdoc-8
502135379

OAI identifier oai:identifier

oai:ediss.uni-goettingen.de:11858/00-1735-0000-0006-AC69-8