Role of the mGRIP1 homologue DGrip in the Drosophila neuromuscular system

Abstract

Diese Arbeit beschreibt die Identifizierung und Charakterisierung des Drosophila Glutamate Receptor Interacting Proteins (DGrip), ein Protein bestehend aus sieben PDZ Domänen. DGrip mutante Fliegen zeigen im Wesentlichen vier Defekte: 1. den spezifischen Verlust der Antwort auf Wegweisermoleküle in einer Subgruppe embryonischer Muskeln, resultierend in einen leicht zu identifizierenden Muskelphänotyp, 2. eine starke Potenzierung der neuromuskulären Transmission, 3. pupale Letalität und 4. abdominale Missbildungen in adulten Fliegen. Mit Hilfe des embryonalen Muskelphänotyps konnte die Funktion der einzelnen PDZ Domänen und deren Beziehung zueinander näher beleuchtet werden. Hierfür wurden unterschiedliche Deletionskonstrukte hergestellt. DGrip1-3, eine Form von DGrip ohne die PDZ Domänen 1-3, wies dominante Aktivität auf. Wir finden Liganden die an die PDZ Domänen 1 und 2, nicht aber an 3 binden. Außerdem wurde die dominante Aktivität durch eine Punktmutation in der Ligandenbindungstasche der PDZ Domäne 7 (DGrip1-3x7) unterdrückt. Auf Grundlage dieser und weiterer Daten wird in dieser Arbeit ein Modell vorgestellt, nach welchem mindestens vier PDZ Domänen erforderlich sind, um Liganden für die Funktion von DGrip zu binden. Repressoren binden demnach an PDZ 1 und 2, während PDZ 3 und 7 notwendig sind für die eigentliche Funktion der Muskellenkung. Zudem wurde gezeigt, dass die Wechselwirkung der Interaktionspartner durch spezifische Punktmutationen innerhalb der PDZ Domänen unterdrückt werden kann. Echinoid, ein wichtiger Regulator der EGFR-Signalkaskade, wurde hier als Interaktionspartner identifiziert. Bindet Echinoid an die PDZ Domänen 1 und 2, wird die DGrip-abhängige Muskellenkung reprimiert. Erfolgt hingegen die Bindung an PDZ 7, kann DGrip seine volle Funktion ausführen. DGrip 1-3 Tiere sind pupal letal. Diese Tatsache wurde für einen Screen ausgenutzt, durch welchen dominante Repressoren identifiziert werden sollten. Zwei Partner konnten so gefunden werden, nämlich Baboon und ern eut Echinoid. Beide Proteine spielen wie DGrip eine Rolle in der Muskellenkung. Mutanten für Baboon oder Echinoid weisen spezifische Muskeldefekte auf. Darüber hinaus konnte durch ektopische Expression die somatische Muskulatur fehlgelenkt werden. In dgrip Mutanten wurde gezeigt, dass die Muskelexpression von DGrip für die EGFR-abhängige Signalisierung in trans zu Apodem Zellen erforderlich ist, und dass bestimmte EGFR Schlüsselproteine Defekte der Muskelmorphologie nur im dgrip mutanten Hintergrund verursachen. Somit ist DGrip für die EGFR Regulierung in Muskeln sowie Apodem Zellen erforderlich. DGrip scheint seine Funktion über die kooperative Wechselwirkungen mehrerer PDZ Domänen, und zwar innerhalb dreier Signalkaskaden zu integrieren: Robo, TGF beta und EGFR. DGrip könnte daher als Integrationspunkt all dieser Kaskaden fungieren. Dieselbe molekulare Logik kann womöglich auch auf spätere Funktionen von DGrip übertragen werden. Darüber hinaus läßt die Homologie von DGrip und Säuger GRIP den Schluss zu, dass auch in Vertebraten GRIP-Proteine auf ähnliche Weise funktionieren. Struktur-Funktions-Studien der verschiedenen PDZ Domänen und deren Wechselwirkung untereinander eröffnet demnach Möglichkeiten, die Funktion von GRIP in Säugern, z. B. im Rahmen der Präsentation von Glutamatrezeptoren besser zu verstehen.