Regulation of the homeoprotein Hesx1 via Mad2l2 and the anaphase promoting complex

Abstract

Das Verständnis der koordinierten Expression und Interaktion von homeobox Transkriptionsfaktoren und deren funktionelle Signifikanz ist weiterhin eine wichtige Fragestellung in der Enwicklungsbiologie. Hesx1 ist ein paired-like homeodomänen Transkriptionsfaktor, der für eine normale Vorderhirn- und Hypophysen-Entwicklung erforderlich ist. Hesx1 defiziente Mäuse zeigen Vorderhirn- und Hypophysendefekte in unterschiedlicher Ausprägung. Einen ähnlichen pathologischen Phänotyp beschreibt die septooptische Dysplasie (SOD) beim Menschen, unter anderem wird diese durch Mutationen in HESX1 hervorgerufen.Diese Arbeit identifizierte bisher unbekannte Interaktionspartner von Hesx1. Als ein interessanter Hesx1 Bindungspartner wurde Mad2l2 gefunden. Mad2l2 ist sowohl, als Untereinheit der Polymerase ζ, in DNA Reparaturmechanismen als auch in der Zellzyklusregulation als Inhibitor des Anaphase-promoting complex (APC) involviert. Die Interaktion mit Hesx1 führt zu einer verminderten Fähigkeit von Hesx1 spezifische DNS zu binden. Zusätzlich wurde die APC Substraterkennungs-Untereinheit Cdh1 als Bindungspartner von Hesx1 identifiziert. Der Cdh1-APC Komplex ist eine E3 Ubiquitin-Ligase, die Proteine für die Proteolyse durch das 26S Proteasom markiert. Tatsächlich konnte Hesx1 als Substrat des Cdh1-APC Komplexes identifiziert werden, es konnte polyubiquitiniert und anschließend degradiert werden.Um die Konsequenzen einer Mad2l2-Defizienz in Mäusen zu studieren wurden Knockout-Tiere generiert. Diese Tiere zeigen unter anderem einen Hypophysenphänotyp. Primären Fibroblasten, die von den Mäusen präpariert wurden, weisen eine Häufung von DNS-Schäden auf. Mad2l2 scheint daher ein wichtiger Faktor in der Embryonalentwicklung zu sein. In vorhergehenden Arbeiten wurde gezeigt, dass die präzise räumliche als auch zeitliche Expression von Hesx1 entscheidend für eine normale Hypophysenentwicklung ist. Die Interaktion von Mad2l2 und Cdh1 mit Hesx1 deutet darauf hin, das beide Faktoren für die Regulation und rechtzeitige Degradation von Hesx1 in der sich entwickelnden Hypophyse verantwortlich sind. Die vorliegende Arbeit erweitert das regulative Netzwerk, in das Hesx1 eingebettet ist und identifiziert neue Mechanismen der Hesx1-Regulation, welche das Binden von Mad2l2 und die Ubiquitinierung durch den Cdh1-APC Komplex involviert.