Untersuchung der Claudin-Proteinfamilie in Drosophila

Gerlach, Nina

Epithelien sind Zellschichten, die die Funktion haben, Körperkompartimente abzugrenzen. Dabei müssen die Zellzwischenräume abgedichtet werden, so dass eine Diffusion von Molekülen über das Epithel nur kontrolliert erfolgen kann (transepitheliale Barriere). Diese Aufgabe wird in Wirbeltieren von den Tight junctions erfüllt, deren wichtigster struktureller und funktioneller Bestandteil eine Gruppe von Transmembranproteinen ist, die Claudine heißen. In Arthropoden wie der Taufliege Drosophila melanogaster gibt es zu den Tight junctions analoge Strukturen, die Septate junctions, die sich strukturell, aber nicht funktionell von den Tight junctions unterscheiden. Auch in Drosophila sind Claudine an der Ausbildung der parazellulären Barriere beteiligt und sind Bestandteile der Septate junctions. Ausgehend von der Proteinstruktur eines dieser Claudine, von Megatrachea (Mega), wurden in Datenbanksuchen fünf neue potentielle Claudingene identifiziert und charakterisiert. Die Untersuchung eines dieser Proteine, Sesam, ergab, dass es sich um eine essentielle Komponente der Septate junctions handelt. RNA-Interferenz-Experimente zeigen, dass Sesam eine essenzielle Funktion in epithelialen Geweben besitzt und deshalb neben Mega ein wichtiger Baustein der Septate junctions ist. Die Analyse eines weiteren Proteins, Ali baba genannt, ergab, dass es sich bei diesem Protein nicht um eine Komponente der Septate junctions, sondern um einen Bestandteil der Adherens junctions handelt. Die Untersuchung von ali-Mutanten ergab, dass Ali kein essenzieller Bestandteil der Adherens junctions ist. Aufgrund von genetischen Untersuchen kann angenommen werden, dass Ali eine modulierende Funktion für die Adhäsion hat. In vivo-Analysen von Mega, für die zunächst der mega-mutante Phänotyp mit Hilfe eines genomischen Konstrukts gerettet wurde, zeigten, dass der C-terminale cytoplasmatische Teil von Mega eine wichtige Funktion für die transepitheliale Barriere und die Morphologie der Tracheenäste besitzt.

Epithelia are sheets of cells that separate body compartments from each other. They control the flow of molecules through the paracellular space and establish a transepithelial barrier. The structure that controls this barrier function is the tight junction. The most important components of the tight junctions are the Claudin proteins. In arthropods, where no tight junctions can be found, an analogous structure, the septate junction, establishes the barrier. In Drosophila the Claudins have been identified as components of the septate junction. Using the protein sequence of one of these Claudins, Megatrachea, five novel Claudin-like proteins have been identified via database searches within the Drosophila genome. Further analysis showed that one of these named Sesam is an essential component of the septate junction and is a true Claudin. Analysis of Ali baba revealed that it is a component of the adherens rather than the septate junctions. Ali mutants are viable and fertile and show no obvious phenotypes. Genetic analysis suggests that it plays a modulating role in cell adhesion and is a Claudin-like molecule. In vivo-analysis of Megatrachea with a rescue construct determined that the C-Terminus of Mega is essential for its function and influences the barrier and the morphology of the tracheal system.

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Gerlach, Nina: Untersuchung der Claudin-Proteinfamilie in Drosophila. 2006.

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