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Dense-core vesicle maturation at the Golgi-endosomal interface in Caenorhabditis elegans

dc.contributor.advisorEimer, Stefan Prof. Dr.de
dc.contributor.authorHannemann, Mandyde
dc.date.accessioned2012-06-08T18:35:07Zde
dc.date.accessioned2013-01-18T14:24:17Zde
dc.date.available2013-01-30T23:51:11Zde
dc.date.issued2012-06-08de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-000D-F0B6-4de
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-3209
dc.description.abstractSchnelle synaptische Reizübertragung wird durch die gesteuerte Freisetzung von Neurotransmittern aus synaptischen Vesikeln (SV) vermittelt. Um synaptische Reizübertragung und neuronale Aktivität zu regulieren, setzen Neurone zusätzlich Neuropeptide und Hormone aus „Dense-Core“ Vesikeln (DCV) frei. Während SV recycelt werden können, müssen DCV nach ihrer Freisetzung in den neuronalen Zellkörpern neu generiert werden. Es wird angenommen, dass DCV am trans-Golgi-Netzwerk (TGN) als unreife DCV entstehen, die nachfolgend einen Reifungsprozess durchlaufen, der für eine effiziente Prozessierung der Neuropeptide innerhalb der DCV erforderlich ist. Des Weiteren werden bei diesem Prozess Faktoren entfernt, die die Freisetzung der DCV behindern würden. Im Vorfeld konnten wir bereits zeigen, dass die kleine Rab GTPase, RAB-2, und deren Effektor, RIC-19/ICA69, an der Reifung von neuronalen DCV in Caenorhabditis elegans involviert sind. In rab-2 Mutanten geht spezifisches Cargo aus den reifenden DCV verloren, da es fälschlicherweise in den endosomalen-lysosomalen Abbauweg geleitet wird. Interessanterweise konnte dieser Cargo-Verlust durch eine Blockade des endosomalen Abbauweges verhindert werden. Dies weist darauf hin, dass RAB-2 an der Zurückhaltung von DCV Komponenten während des Sortierungsprozesses im Übergangsbereich zwischen Golgi und Endosomen involviert ist. Um zu verstehen wie die Aktivität von RAB-2 am Golgi reguliert wird, entschieden wir uns dazu, nach RAB-2 spezifischen GTPase Aktivierungsproteinen (GAP) zu suchen. Wir identifizierten TBC-8 als einen potentiellen RAB-2 GAP, der exklusiv in Neuronen exprimiert wird. Würmer, die kein tbc-8 exprimieren, zeigten ähnliche DCV Reifungsdefekte wie rab-2 Mutanten. Zudem konnten wir nachweisen, dass RAB-2 an TBC-8 bindet. Weiterhin identifizierten wir neue Faktoren, die an der Reifung von DCV beteiligt sind. RUND-1 zum Beispiel ist wie RIC-19 ein RAB-2 Effektor und interessanterweise interagierten beide Effektoren mit dem GAP, TBC-8, in Bindestudien. Daher ist es möglich, dass RAB-2 sein GAP mit Hilfe des eigenen Effektorkomplexes rekrutiert, was zu einer beschleunigten Deaktivierung von RAB-2 führt. Diese negative Rückkopplung könnte einen neuen Mechanismus zur Regulation von Rab-Funktionen darstellen und spricht für eine äußerst dynamische Regulierung von RAB-2 am Golgi während der Reifung von DCV. Des Weiteren haben wir zum ersten Mal gezeigt, dass auch retrograder Proteintransport, welcher durch den GARP-Komplex gesteuert wird, während der Reifung von DCV benötigt wird: Wir vermuten, dass aktives RAB-2 den Empfang von retrograden Transportvesikeln, die zurück zu dem reifenden DCV-Kompartiment transportiert werden, ermöglicht. All diese Ergebnisse zeigen, dass die Reifung von DCV ein stark regulierter Prozess ist, der auf das Zusammenspiel verschiedener Proteinen wie Rab GTPasen und großen Proteinkomplexen angewiesen ist.de
dc.format.mimetypeapplication/pdfde
dc.language.isoengde
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/de
dc.titleDense-core vesicle maturation at the Golgi-endosomal interface in Caenorhabditis elegansde
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedReifung vonde
dc.contributor.refereeEimer, Stefan Prof. Dr.de
dc.date.examination2012-04-17de
dc.subject.dnb570 Biowissenschaftende
dc.subject.dnbBiologiede
dc.subject.gokWF 200de
dc.description.abstractengFast synaptic transmission is mediated by the triggered release of neurotransmitters from synaptic vesicles (SVs). To regulate synaptic transmission and neuronal activity, neurons also release neuropeptides and hormones from dense-core vesicles (DCVs). While SVs can be recycled, DCVs have to be newly synthesized in the cell body after release. DCVs are believed to be generated at the trans-Golgi network (TGN) as immature DCVs, which subsequently undergo a maturation process through clathrin-mediated membrane remodeling events. This maturation process is required for efficient processing of neuropeptides within DCVs and removal of factors that would otherwise interfere with DCV release. It has been shown that only mature DCVs are able to undergo stimulus-dependent exocytosis. Previously, we showed that the small Rab GTPase, RAB-2, and its effector, RIC-19/ICA69, are involved in neuronal DCV maturation in Caenorhabditis elegans. In rab-2 mutants, specific cargo is lost from maturing DCVs and mis-sorted into the endosomal-lysosomal degradation route. This cargo loss could be prevented by blocking endosomal delivery. This suggested that RAB-2 is involved in retention of DCV components during the sorting process at the Golgi-endosomal interface. To understand how RAB-2 activity is regulated at the Golgi, we screened for RAB-2 specific GTPase activating proteins (GAPs). We identified a potential RAB-2 GAP, TBC-8, which is exclusively expressed in neurons, and when depleted, shows similar DCV maturation defects as rab-2 mutants. We could demonstrate that RAB-2 binds to its putative GAP, TBC-8. Furthermore, we found novel factors involved in DCV maturation, RUND-1 and CCCP-1. Interestingly, both RAB-2 effectors, RUND-1 and RIC-19, interacted with the negative regulator of RAB-2, the GAP TBC-8, in binding studies. Therefore, RAB-2 might recruit its own GAP via its effector complex, which would enhance its deactivation. This suggests that the regulation of RAB-2 at the Golgi is highly-dynamic during DCV maturation. This negative feedback loop might represent a novel mechanism to regulate Rab function. Moreover, we have shown for the first time that retrograde trafficking is also required during DCV maturation by analyzing the involvement of the multi-subunit Golgi-associated retrograde protein (GARP) tethering complex. We propose that active RAB-2 might facilitate the reception of retrograde trafficking vesicles delivered back to the maturing DCV compartment at the Golgi-endosomal interface. All these findings indicate that DCV maturation is a highly-regulated process that relies on the cooperation of various proteins, such as Rab GTPases and large multi-subunit tethering complexes.de
dc.contributor.coRefereeJahn, Reinhard Prof. Dr.de
dc.contributor.thirdRefereeBrose, Nils Prof. Dr.de
dc.subject.topicGöttingen Graduate School for Neurosciences and Molecular Biosciences (GGNB)de
dc.subject.gerC. elegansde
dc.subject.gerGolgide
dc.subject.gerDense-Core-Vesikelde
dc.subject.gerReifungde
dc.subject.gerNeuropeptidede
dc.subject.gerIntrazelluläres Traffickingde
dc.subject.gerRab GTPasede
dc.subject.gerGAPde
dc.subject.gerGARPde
dc.subject.gerRetrograder Transportde
dc.subject.engC. elegansde
dc.subject.engGolgide
dc.subject.engDense-Core-Vesiclede
dc.subject.engMaturationde
dc.subject.engNeuropeptidesde
dc.subject.engIntracellular Traffickingde
dc.subject.engRab GTPasede
dc.subject.engGAPde
dc.subject.engGARPde
dc.subject.engRetrograde Transportde
dc.subject.bk42de
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-webdoc-3547-8de
dc.identifier.purlwebdoc-3547de
dc.affiliation.instituteGöttinger Graduiertenschule für Neurowissenschaften und Molekulare Biowissenschaften (GGNB)de
dc.identifier.ppn724010041de


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