Die Funktion des Gap junction Proteins Innexin 2 im larvalen Proventrikulus von <em>Drosophila melanogaster</em>

Abstract

Die direkte Kommunikation benachbarter Zellen durch Gap junctions ist notwendig für die Entwicklung von Geweben und Organen in Organismen. In Invertebraten setzen sich Gap junctions aus Proteinen der Innexinfamilie zusammen und bilden interzelluläre Kanäle, durch die die Zellen direkt metabolisch und elektrisch miteinander gekoppelt sind. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Bedeutung von Innexin 2 für die Etablierung der apikal-basal Polarität von Zellen in <i>D. melanogaster</i> detailliert untersucht. <br /> Die Untersuchungen konzentrierten sich dabei auf den Proventrikulus, da <i>innexin 2</i> stark im Proventrikulus exprimiert ist und für die Ausbildung eines funktionellen Proventrikulus eine essentielle Bedeutung hat. In diesem Organ sind ebenfalls <i>innexin 1</i> und <i>3</i> exprimiert. Koimmunpräzipitations-Experimente zeigten, dass Innexin 1 und 2 miteinander interagieren, wie auch schon für Innexin 2 und 3 nachgewiesen wurde. Diese Ergebnisse deuteten darauf hin, dass Innexine 1, 2 und 3 für eine effiziente Zell-Zell Kommunikation möglicherweise heteromere Kanäle ausbilden. Durch Farbkopplungsexperimente wurde nachgewiesen, dass in den <i>kropf</i> Mutanten die Zell-Zell Kommunikation stark beeinträchtigt ist. Übereinstimmend damit wurde durch <i>in-situ</i>-Hybridisierungs-Experimente und quantitative RT-PCR festgestellt, dass <i>innexin 1</i> und <i>3</i> in der kropf Mutante auf transkriptioneller Ebene herunterreguliert sind. <br /> Die phänotypische Analyse des Proventrikulus in der <i>kropf</i> Mutante zeigte schwere Polaritätsdefekte. Durch ultrastrukturelle Untersuchungen des Proventrikulus mit Hilfe der Elektronenmikroskopie wurde festgestellt, dass besonders der apikale Bereich der Zellen betroffen ist. Weiterführende immunhistochemische Analysen des subapikalen Komlexes, welcher aus dem Crumbs- und dem Bazooka-Komplex besteht, identifizierten Bazooka und <i>D</i>aPKC als Komponenten des Bazooka-Komplexes, die in den <i>kropf</i> Mutanten fehllokalisiert sind. Zur Analyse der Ursache für die Fehllokalisation wurde der direkte Einfluss von Innexin 2 durch verschiedene Funktionsgewinn-Experimente untersucht. Dabei konnte nachgewiesen werden, dass die zelluläre Lokalisation von Bazooka vom C-Terminus von Innexin 2 abhängt. Darüber hinaus zeigten biochemische Interaktionsstudien, dass Bazooka direkt oder indirekt mit Innexin 2 interagiert.<br /> Zusammenfassend hat diese Misslokalisierung von Bazooka in <i>kropf</i> Mutanten eine besondere Bedeutung, da es in der Etablierung der apikalen Identität eine Schlüsselrolle innehat. So zeigen diese Experimente zum ersten Mal einen möglichen Mechanismus, wie Gap junction Proteine über eine Positionierung und Stabilisierung von Bazooka die Etablierung der zellulären Polarität beeinflussen könnten.