Molekularbiologische Untersuchungen der Funktion und Regulation des Neurotrophin-Rezeptors p75 NGFR in Muskelzellen

Erck, Christian

In der vorliegenden Doktorarbeit wurde der Einfluß des neurotrophen Faktors NGF und seinem Rezeptors p75 NGFR auf die Muskeldifferenzierung untersucht. Im Gegensatz zum NGF-Rezeptor TrkA wird der p75 NGFR transient während der Entwicklung der Niere, Lunge, Testis oder Muskels exprimiert. Für die Untersuchungen wurde die Muskelzelline C2C12 verwendet, die, wie gezeigt werden konnte, NGF und den p75 NGFR exprimiert und mit der Zunahme der Zelldichte in Kultur herunterreguliert. Mit einem Überexpressionskonstrukt, sowie mit einem Antisensekonstrukt des p75 NGFR wurden die C2C12 Zellen transfiziert und stabile Klone isoliert. In einem Antisinn exprimierenden Klon konnte keine für die C2C12 Zellen übliche in vitro Muskeldifferenzierung nachgewiesen werden. Die p75 NGFR Überexpression in den C2C12 Zellen beschleunigte die Differenzierung der Klone im Vergleich zu den parentalen Zellen. Daraus Resultiert, daß der NGF einen nicht neurotrophen Effekt über den p75 NGFR in Form eines autokrinen Mechanismus vermittelt. Ein weiterer Hinweis für diese Annahme erbrachte die Untersuchung der Regulation der Expression des p75 NGFR in Muskelzellen. Hierbei konnte gezeigt werden das der myogene Transkriptionsfaktor MyoD den p75 Promoter in proliferierenden Zellen aktivieren kann und diese Aktivierung durch das E1A Protein und MEF-2A inhibiert wird. Somit ist zu folgern, daß die transiente Expression des p75 NGFR während der Muskelentwicklung abhängt vom Vorhandensein der Kompetenz zu Differenzieren und reguliert wird durch ein bestimmtes Verhältnis von spezifischen HLH-Transkauskriptionsfaktoren und ihren Modulatoren.

In this work the influence of the neurotrophic factor NGF and its receptor p75 NGFR on the myogenic differentiation was studied. The p75 NGFR was not only expressed in neuronal cells but also during the development of kidney, lung, testis and muscle. The genes coding for the nerve growth factor (NGF) and the p75 NGFR were shown to be expressed in C2C12 myoblast and down regulated by cell-density phenomena such as cell-cell contact during growth up in culture. The expression of a p75 NGFR antisense construct in the C2C12-cells inhibited the muscle specific differentiation in one stable expressing clone. Enhanced muscle differentiation was seen in the p75 NGFR overexpressing C2C12 myoblast which maintain high levels of receptors but cease to produce NGF. Since none of the Trk neurotrophin receptors could be demonstrated in C2C12 cells, it was concluded that NGF medietes its nonneurotrophic effect via its low-affinity receptor in an autocrine fashion. More evidence for this has been shown in the investigation of the regulation of the p75 NGFR in C2C12 myoblast. Using a 4kb p75 NGFR promoter fragment induction of the p75 NGFR gene by the muscle-specific HLH-Protein MyoD in proliferating cells has been shown. Furthermore, MyoD induced upregulation of the p75 NGFR promoter activity was totally blocked by adenovirus E1A Protein and MEF-2A, which is expressed at stages where terminal differentiation is initiated. It was concluded from this, that transient expression of p75 NGFR during muscle development is initiated by the attainment of differentiation competence and regulated by the appropriate balance of cell-specific HLH-transcription factors and their modulators.

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Erck, Christian: Molekularbiologische Untersuchungen der Funktion und Regulation des Neurotrophin-Rezeptors p75 NGFR in Muskelzellen. 1998.

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