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Analyse von Fe65/Fe65L1 an Knockout Mausmodellen

  • The cytosolic Fe65 adaptor protein family, consisting of Fe65, Fe65L1 and Fe65L2 is involved in many intracellular signaling pathways linking via its three interaction domains a continuously growing list of proteins by facilitating functional interactions. One of the most important binding partners of Fe65 family proteins is the amyloid precursor protein (APP), which plays an important role in Alzheimer Disease. To gain deeper insights in the function of the ubiquitously expressed Fe65 and the brain enriched Fe65L1, the goal of my study was I) to analyze their putative synaptic function in vivo, II) to examine structural analysis focusing on a putative dimeric complex of Fe65, III) to consider the involvement of Fe65 in mediating LRP1 and APP intracellular trafficking in murine hippocampal neurons. By utilizing several behavioral analyses of Fe65 KO, Fe65L1 KO and Fe65/Fe65L1 DKO mice I could demonstrate that the Fe65 protein family is essential for learning and memory as well as grip strength and locomotor activity. Furthermore, immunohistological as well as protein biochemical analysis revealed that the Fe65 protein family is important for neuromuscular junction formation in the peripheral nervous system, which involves binding of APP and acting downstream of the APP signaling pathway. Via Co-immunoprecipitation analysis I could verify that Fe65 is capable to form dimers ex vivo, which exclusively occur in the cytosol and upon APP expression are shifted to membrane compartments forming trimeric complexes. The influence of the loss of Fe65 and/or Fe65L1 on APP and/or LRP1 transport characteristics in axons could not be verified, possibly conditioned by the compensatory effect of Fe65L2. However, I could demonstrate that LRP1 affects the APP transport independently of Fe65 by shifting APP into slower types of vesicles leading to changed processing and endocytosis of APP. The outcome of my thesis advanced our understanding of the Fe65 protein family, especially its interplay with APP physiological function in synapse formation and synaptic plasticity.
  • Die zytosolische Fe65 Adapterprotein Familie, zu der Fe65, Fe65L1 und Fe65L2 gehören, ist an einer Vielzahl an intrazellulären Signalwegen beteiligt, wobei sie durch ihre drei Interaktionsdomänen eine stetig wachsenden Anzahl an Proteinen verbindet und deren funktionelle Wechselwirkung erleichtert. Einer der wichtigsten Bindungspartner der Fe65 Protein Familie ist das Amyloid-Vorläuferprotein (engl.:Amyloid-Precursor-Protein, APP), dass in der Alzheimer Demenz eine bedeutende Rolle spielt. Um einen tieferen Einblick in die Funktion des ubiquitär exprimierten Fe65 und des hauptsächlich im Gehirn vorkommenden Fe65L1 zu erhalten, war das Ziel dieser Arbeit I) die Untersuchung ihrer putativen synaptischen Funktion in vivo, II) strukturelle Analysen durchzuführen mit dem Fokus auf einen möglichen dimeren Komplex von Fe65, III) die Beteiligung von Fe65 am intrazellulären Transport von LRP1 und APP in murinen hippocampalen Neuronen zu überprüfen. Unter Anwendung verschiedener Verhaltensanalysen an Fe65 KO, Fe65L1 KO and Fe65/Fe65L1 DKO Mäusen konnte ich zeigen, dass die Fe65 Protein Familie für das Lern- sowie das Gedächtnisvermögen als auch für die (Greif-)Kraft und die lokomotorische Aktivität essentiell ist. Weiterhin haben immunhistologische als auch protein-biochemische Untersuchungen gezeigt, dass die Fe65 Protein Familie für die Bildung der neuromuskulären Endplatte im peripheren Nervensystem entscheidend ist, wobei Fe65 an APP bindet und unterhalb der APP Signalkaskade wirkt. Anhand von Co-Immunpräzipitationsstudien konnte ich nachweisen, dass Fe65 in der Lage ist ex vivo Dimere zu bilden, welche ausschließlich im Zytosol enstehen, bei APP Expression in Membrankompartimente verlagert werden und dabei trimere Komplexe bilden. Ein Einfluss bei Fehlen von Fe65 und/oder Fe65L1 auf die axonalen Transporteigenschaften von APP und/oder LRP1 konnte nicht nachgewiesen werden, welcher wahrscheinlich durch den kompensatorischen Effekt von Fe65L2 bedingt ist. Allerdings konnte ich zeigen, dass LRP1, unabhängig von Fe65, einen Einfluss auf das Transportverhalten von APP aufweist. APP wird dabei in langsamere Vesikel umverteilt und es findet eine Veränderung in der Prozessierung und Endozytose statt. Die Erkenntnisse meiner Doktorarbeit erweitern unser Verständnis über die Fe65 Proteinfamilie, insbesondere dessen Wechselwirkung mit der physiologischen Funktion von APP bei der Synapsenbildung und Synapsenplastizität.

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Metadaten
Verfasserangaben:Paul Strecker
URN (Permalink):urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-50959
Betreuer:Stefan Kins
Dokumentart:Dissertation
Sprache der Veröffentlichung:Englisch
Veröffentlichungsdatum (online):07.12.2017
Jahr der Veröffentlichung:2017
Veröffentlichende Institution:Technische Universität Kaiserslautern
Titel verleihende Institution:Technische Universität Kaiserslautern
Datum der Annahme der Abschlussarbeit:01.12.2017
Datum der Publikation (Server):08.12.2017
Seitenzahl:I, 199
Fachbereiche / Organisatorische Einheiten:Fachbereich Biologie
DDC-Sachgruppen:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 570 Biowissenschaften, Biologie
Lizenz (Deutsch):Creative Commons 4.0 - Namensnennung, nicht kommerziell, keine Bearbeitung (CC BY-NC-ND 4.0)