Etablierung und Analyse von 'knock-out' Mausmodellen der σ1 Untereinheiten des AP 1 Komplexes
Generation and analysis of murine knock-out models for σ1 adaptins
by Jennifer Baltes
Date of Examination:2009-01-22
Date of issue:2009-02-10
Advisor:Prof. Dr. Peter Schu
Referee:Prof. Dr. Dr. h.c. Kurt von Figura
Referee:Prof. Dr. Ralf Ficner
Persistent Address:
http://dx.doi.org/10.53846/goediss-317
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Description:Dissertation
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Abstract
English
The multimeric adaptor protein complex 1 (AP-1) is essential for clathrin coated vesicle assembley mediating protein sorting between the trans-Golgi network (TGN) and the endosomal compartment. The heterotetrameric complex AP-1 consists of the large subunits β and γ, the medium-sized µ-adaptin and the small σ-adaptin. As of now, there are no data about the specific functions of the three different isoforms of σ1. In this thesis a gene trap mouse-model for σ1A was established. This means I could identify the insertion site of the gene trap vector and this will allow us to genotype the mice. We are expecting to breed homozygous offspring until the end of this year. In a previous thesis, Mrs. C. Riel established a σ1B-deficient mouse model. The σ1B-deficient animals are viable, fertile and the development in size and weight is unchanged in comparison to their wildtype-littermates. Remarkably, many male σ1B-deficient mice have vesicoureteral reflux, which leads to a hydropically enlarged bladder and to the accumulation of fluid in the renal pelvis. Compared to a control group of mice from the heterozygous breeding, the average volume of the excreted urine is unaltered in σ1B-deficient mice. However, there were some animals with a much higher volume. The urine and serum parameters tested gave no evidence of a renal dysfunction. I could not observe any obstruction of the urinary tract. In behavioral studies, σ1B-deficient mice were a little hypoactive and exhibited a diminished ability for motoric coordination. Further experiments revealed problems with the spatial memory of the σ1B-deficient mice because of an impaired vesicle recycling in neurons. Compaired to wildtype mice σ1B-deficient animals have less adipose tissue. However, the adipocytes in these mice are unaltered in their functions. In a differentiation assay from murine embryonic fibroblasts (MEFs) to adipocytes, the cells from σ1B-deficient mice show less potential for differentiation. Therefore it seems possible that sortilin, a protein with an increased expression in σ1B-deficient adipose tissue, plays a role in regulation of adipogenesis. So the σ1B-deficiency is associated with three different physiological pathways: the regulation of fluid intake and excretion, the synaptic vesicle assembly and the differentiation of adipocytes.
Keywords: adaptin; sorting; clathrin; mouse knock-out; trans-Golgi-Network
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Der multimere Adaptorproteinkomplex AP-1 ist ein wichtiger Bestandteil Clathrin umhüllter Vesikel, die zwischen dem Trans-Golgi-Netzwerk (TGN) und dem endosomalen Kompartiment den Proteintransport aufrechterhalten. Er besteht aus 4 Untereinheiten, die beiden großen Untereinheiten β und γ, die mittlere Untereinheit µ und die kleinste σ. Bisher waren für die drei unterschiedlichen Isoformen von σ keine spezifischen Funktionen bekannt. In dieser Arbeit konnte ein Gene Trap Mausmodell für σ1A etabliert werden. Das heißt die Insertionsstelle des Gene Trap-Vektors konnte bestimmt werden, so dass nun eine Genotypisierung durchgeführt werden kann und bis zum Ende des Jahres werden die ersten homozygoten Nachkommen erwartet. In einer vorangegangenen Arbeit wurde von Frau C. Riel ein σ1B-defizientes Mausmodell etabliert. Die σ1B-defizienten Tiere sind lebensfähig, fertil und entwickeln sich in Bezug auf Größe und Gewicht vergleichbar zu Wildtypgeschwistern. Es zeigen auffällig viele der männlichen, σ1B-defizienten Mäuse einen sehr starken Harnrückstau, der zu einer hydropisch angeschwollenen Harnblase und einer Flüssigkeitsansammlung im Nierenbecken führt. Eine Abflußbehinderung im Bereich der ableitenten Harnwege konnten nicht beobachtet werden. Die untersuchten Urin- und Serumparameter ergaben keinen Hinweis auf eine Fehlfunktion der Nieren. Im Mittel ist das ausgeschiedene Harnvolumen der σ1B-defizienten Mäuse nicht größer als das der Kontrolltiere aus der gleichen Zucht. Es gibt allerdings einige Ausreißer nach oben. Im Vergleich zur reinen Wildtypzucht ist das Harnvolumen deutlich erhöht. Verhaltensstudien an σ1B-defizienten Mäuse haben gezeigt, dass sie hypoaktiv sind und eine schlechtere motorische Koordination besitzen. Weitere Untersuchen ergaben, dass die σ1B-defizienten Mäuse auf Grund von einem gestörten, synaptischen Vesikelrecykling eine verminderte räumliche Gedächtnisleistung haben. σ1B-defiziente Mäuse haben im Vergleich zu den Kontrolltieren weniger Fettgewebe. Das vorhandene Fettgewebe ist aber funktionell nicht beeinträchtigt. In einem Differenzierungsassay von murine embryonale Fibroblasten (MEF) zu Adipozyten sind die Zellen von σ1B-defizienten Mäusen weniger potent. Eine Rolle in der Regulierung der Adipogenese des Proteins Sortilin, das im Fettgewebe von σ1B-defizienten Mäusen überexprimiert wird, erscheint möglich. Die σ1B-Defizienz ist also mit drei unterschiedlichen physiologischen Abläufen assoziiert: der Regulation des Wasserhaushalts, der synaptischen Vesikelbildung und der Adipozytendifferenzierung.
Schlagwörter: Adaptine; Sortierung; Clathrin; Maus
