Effekte des Dermcidin-Peptids Y-P30 auf zelluläre udn molekulare

Zusammenfassung V
Zusammenfassung
Y-P30 ist ein 30 Aminosäuren großes Peptid, das aus dem N-Terminus des
Dermcidin-Proteins besteht. Dermcidin ist ein antimikrobielles Protein aus humanem
Schweiß, dessen Funktionen bisher nicht gänzlich bekannt sind. Y-P30 kann vermutlich über
die Blut-Plazenta-Schranke ins Gehirn des Fötus übertragen werden und ist bereits während
der frühen Entwicklung des Organismus präsent. Einige Studien konnten bereits eine
Wirkung von Y-P30 auf die Entwicklung des Gehirns zeigen, da die Präsenz von Y-P30 das
Überleben, die Migration und das Neuritenwachstum verschiedener Zelltypen positiv
beeinflusste.
Durch Kontroversen bezüglich der Präsenz von Dermcidin und Y-P30 in
verschiedenen Spezies wurde in dieser Studie die Präsenz von Dermcidin sowie von Y-P30
im Menschen und in Nagern auf Genom- sowie Proteomebene analysiert. Mittels Untersuchungen von Proteinen in menschlichen Fingerabdrücken, Liquor cerebrospinalis sowie
genomischer DNA konnte die Präsenz von Dermcidin und Y-P30 im Menschen bestätigt
werden. Durch diese Analysen konnten bisher gängige antikörperbasierte Verfahren zur
Detektion von Dermcidin als ungeeignete Methoden eingestuft werden, da die erhältlichen
Antikörper sich durch massive unspezifische Bindungen auszeichneten. Anhand weiterer
Analysen von Proteinen mittels Western Blotting und massenspektrometrischer Methoden,
sowie genomischer DNA verschiedener Spezies konnte die Präsenz von Dermcidin und YP30 nur in Primaten zweifelsfrei nachgewiesen werden. Auf Grund dieser Erkenntnisse
wurden die folgenden durchgeführten Studien zur Analyse zellulärer Prozesse während der
Gehirnentwicklung an natürlichen knock out-Modellorganismen, wie Nagern, durchgeführt.
Ein weiteres Ziel dieser Arbeit bestand darin, die Auswirkungen von Y-P30 auf die
Entwicklung des Gehirns zu überprüfen und zelluläre Effekte sowie molekulare Signalmechanismen, insbesondere in kortikalen Neuronen, während der Entwicklung des Gehirns zu
analysieren. Da Y-P30 die Bindung von Pleiotrophin an die Syndecane-2/-3 verstärkt, wurde
ein besonderes Augenmerk auf die Analyse der Pleiotrophin-Syndecan-Signalkaskade gelegt
und
die
an
dieser
Kaskade
beteiligten
Moleküle
in
ihrer
Expression
mittels
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molekularbiologischer Methoden, wie RT-PCR, real-time qPCR und Western Blotting,
analysiert. Dabei konnte gezeigt werden, dass Y-P30 nicht die Expressionen seiner an dieser
Signalkaskade beteiligten Interaktionspartner Syndecan-2/-3 beeinflusst. Auch reguliert YP30 nicht die Expression der intrazellulären Signalmoleküle Ca2+/calmodulin serine/
threonine dependent kinase (CASK), Caseinkinase 2 (CK2), Reelin oder der N-Methyl-DAspartat-Rezeptoruntereinheiten GluN2A und GluN2B in kortikalen Kulturen, aber aktiviert
die an dieser Kaskade beteiligten Proteinkinasen Src und Erk. Die Aktivierung dieser Kinasen
führte vermutlich zu den anschließend detektierten zellulären Veränderungen in Präsenz von
Y-P30.
So konnte nach Stimulation mit Y-P30 eine verringerte Dichte dendritischer
Dornfortsätze auf apikalen Dendriten kortikaler Pyramidenzellen, ein gesteigertes Axonwachstum von Motoneuronen sowie eine verstärkte Stabilisierung axonaler Wachstumskegel
bei kortikalen Neuronen gemessen werden.
Diese Effekte zeigen, dass Y-P30 einen Einfluss auf die Reifung von Nervenzellen,
wie kortikalen Neuronen und spinalen Motoneuronen, ausübt, indem die zur interzellulären
Verschaltung und Signalgebung wichtigen Zellfortsätze wie Axone und dendritische
Dornfortsätze über die Aktivierung von Signalkaskaden unter Beteiligung der Src- und ErkKinasen moduliert werden.
Die vorliegende Arbeit konnte zeigen, dass Nager als natürliche Dermcidin und Y-P30
knock out-Modellorganismen fungieren, deren Nervenzellen durch die Präsenz von Y-P30 in
ihrer intrazellulären Signalgebung und zellulären Morphologie verändert werden.