The role of UNC-108/RAB-2 in neuronal dense core vesicle maturation in C. elegans

Abstract

Kleine GTPasen der Rab-Familie sind in den vesikulären Transport zwischen verschiedenen intrazellulären Kompartimenten involviert. Basierend auf ihrem Phänotyp, der langsamen Fortbewegung, sind die mutierten Allele von unc-108/rab-2 in C. elegans isoliert worden. Dies lässt einen Defekt in der synaptischen Transmission an den neuromuskulären Verbindungen vermuten. In dieser Arbeit analysiere ich die funktionalen Defekte, welche eine reduzierte Bewegungsfähigkeit in unc-108/rab-2 Mutanten von C. elegans verursachen. In C. elegans vermittelt die Auschüttung von Acetylcholin aus synaptischen Vesikeln die schnelle synaptische Transmission an den NMJs. Jedoch werden für eine effiziente Neurotransmission der Motorneurone auch Dense Core Vesikel benötigt, welche neben den synaptischen Vesikeln an den NMJs sekretiert werden. Mutanten die nicht zur DCV Sekretion fähig sind weisen deutliche Bewegungsdefekte auf, was auf eine wichtige Rolle der DCV in Neurotransmission schliessen lässt. Wir zeigen, dass die eingeschränkte Bewegungsfähigkeit von unc-108/rab-2 Mutanten durch Defekte in der DCV Signalvermittlung verursacht werden. Des Weiteren zeigen wir, dass speziell RAB-2 für die Reifung der DCV benötigt wird. In unc-108/rab-2 Mutanten geht spezifische Ladung von gereiften DCVs an das edosomale/lysosomale Degradationssystem verloren. Wir demonstrieren, dass zusätzlich zu Neuropeptiden ein zur Zeit noch nicht identifizierter DCV Faktor, für die effiziente Neurotransmission benötigt wird. Letztendlich zeigen wir, dass RIC-19, das. elegans Ortholog des menschlichen Diabetes-Autoantigen ICA69, eine Rolle in der DCV Reifung spielt und durch aktiviertes RAB-2 an den Golgimembranen rekrutiert wird. Daher nehmen wir an, dass RAB-2 und sein Effektor RIC-19 für die Reifung von DCVs und eine normale Neurotransmission an den NMJs notwendig sind. Jedoch ist RAB-2 nicht die einzige GTPase die für eine effiziente DCV Signalvermittlung benötigt wird. So konnten wir zeigen, dass die Expression von dominant aktivem RAB-5 in der Lage ist, DCV Sekretion zu verhindern. Dies legt die Vermutung nahe, dass ins besondere DCV Funktionen in Neuronen in hohem Maße von Rab basierendem intrazellulärem Transport abhängig sind.