The Role of RNF157 in Central Nervous System Development

Abstract

Apoptose, eine programmierte Form des Zelltods, ist äußerst wichtig während der neuronalen Entwicklung, um die Menge der in Überschuß erzeugten Neurone zu regulieren. Der Verlust von Neuronen, bedingt durch Apoptose, kann außerdem zu neurodegenerativen Erkrankungen wie die Alzheimer-oder Parkinson-Krankheit führen.

Anhand von verschiedenen wissenschaftlichen Beobachtungen konnte gezeigt werden, daß das Ubiquitin-Proteasom-System (UPS) eine entscheidende Rolle in der Regulierung von Apoptose und Neurodegeneration spielt. Die Ubiquitinierung von intrazellulären Proteinen erfolgt durch sogenannte E3 Ubiquitin Ligasen, was entweder zum Abbau des markierten Proteins durch das 26S-Proteasom führen kann oder als eine wichtige regulatorische Modifikation dient. Die RING (Really Interesting New Gene) E3 Ligasen stellen die größte Gruppe in der Familie der E3 Ligasen dar. Das menschliche Genom codiert für mehr als 600 verschiedene E3 Ligasen, deren Funktionen hingegen noch weitestgehend unbekannt sind. Eine der bereits charakterisierten RING E3 Ligasen, Mahogunin Ring finger 1 (Mgrn1), wurde jedoch mit progressiver, spongiformer Neurodegeneration in Verbindung gebracht. Interessanterweise ist das Protein RNF157 ein Homolog von Mgrn1 und weist ein hohes Level an Similarität mit Mgrn1 auf.

In meiner Arbeit konnte gezeigt werden, daß RNF157 - im Gegensatz zu Mgrn1 - eine dominante Expression im Gehirn aufweist. RNF157 ist außerdem ein zytoplasmatisches Protein, welches nicht im Nukleus der Neurone anzufinden ist. Morphologische Analysen konnten weiterhin eine duale Rolle von RNF157 in Neuronen aufdecken: RNF157 fördert das Wachstum von Dendriten und ist ein äußerst wichtiger neuronaler Überlebensfaktor. Hierbei ist zu erwähnen, daß die Aktivität von RNF157 als E3 Ligase nur in Bezug auf die Regulierung von neuronalem Überleben benötigt wird. In Folge dessen habe ich eine Interaktions-Untersuchung durchgeführt, um Substrate von RNF157 zu ermitteln.

Hierbei konnte ich Fe65 als einen neuen Interaktionspartner von RNF157 identifizieren. Nachdem die Interaktion von RNF157 und Fe65 in heterologen Zellen und in vivo validiert wurde, konnte gezeigt werden, daß Fe65 in einer nicht-proteolytischen Weise von RNF157 ubiquitiniert wird. Zusätzlich ergaben funktionale Analysen, daß sich Fe65 als ein pro-apoptotisches Protein in Neuronen verhält, welches im Nukleus operiert um Apoptose zu initiieren. Einhergehend mit diesen Ergebnissen ergaben Epistasis-Analysen, daß Fe65 unterhalb von RNF157 in der Kontrolle von neuronalem Überleben agiert. Zusammenfassend konnte diese Arbeit einen neuen RNF157-Fe65 Signalweg aufzeigen, der das Überleben von Neuronen in vitro reguliert.

Meine Forschungsergebnisse konnten somit signifikant an dem Verständnis von RING E3 Ligasen hinsichtlich der Regulierung von neuronalem Überleben mitwirken und zusätzlich neue Einblicke in einen Signalweg gewähren, der in Zusammenhang mit Neurodegeneration stehen könnte.