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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-51230
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/5123/


Prahst, Claudia

Neuropilin/vascular endothelial growth factor signaling in endothelial cells

Signalstransduktion des Neuropilin/vasculär-endothelialer Wachstumsfaktor-Systems in Endothelzellen

Dokument1.pdf (6.998 KB) (md5sum: d537b865561c4beaac31d328744f3230)

Kurzfassung in Englisch

Neuropilins were originally discovered in the nervous system. The subsequent characterization of transgenic mice revealed that Neuropilins also play important roles during vascular development (Kitsukawa et al., 1995). Later neuropilin was identified to be a receptor for class 3 semaphorins on neurons (He and Tessier-Lavigne, 1997;Kolodkin et al., 1997) and for VEGF165 on tumor cells and EC (Soker et al., 1998). NP-1 deficient mice die between E12.5 and 13.5 (Kawasaki et al., 1999) suggesting that NP-1 is not necessary for vasculogenesis, but for remodelling events after vasculogenesis has taken place. To date, it is hypothesized that VEGF165 forms an extracellular “bridge” between NP-1 and VEGFR-2, leading to complex formation and enhancement of VEGF-induced signaling through VEGFR-2. However, the molecular mechanisms behind neuropilin functions are not completely understood. In this study it was shown that siRNA mediated silencing of NP-1 or NP-2 leads to a decrease in both VEGF165- and VEGF121-induced in vitro EC sprouting, suggesting a role for NP-1 in VEGF121-induced signaling. This was supported by several studies showing that VEGF121 can also bind NP-1. However, VEGF121 does not induce complex formation between NP-1 and VEGFR-2. Therefore, the hypothesis that VEGF165-induced signaling is enhanced solely by the formation of a “bridge” is not correct. Neuropilins have a short cytoplasmic domain of 40 amino acids, which does not have enzymatic activities or known phosphorylation sites. To date, no studies have been performed to investigate the function of the cytoplasmic domain of NP-1 and its role in VEGFR-2 signaling. This study demonstrates that contrary to hitherto beliefs, the activation of VEGFR-2 is necessary for complex formation between NP-1 and VEGFR-2. Furthermore, the interaction is dependent on the cytoplasmic domain of NP-1, and more specifically, on the last three amino acids. These amino acids encode a PDZ-binding domain. The only protein known to bind the PDZ-binding domain of NP-1 is Synectin. Therefore, the complex formation between VEGFR-2 and NP-1 was studied in Synectin deficient mice and showed that NP-1 and VEGFR-2 form significantly less complexes in mice lacking Synectin. Taken together, these results show that, not only does VEGF165 form a bridge between VEGFR-2 and NP-1, but that the PDZ-binding domain is required for the association between NP-1 and VEGFR-2.
VEGF has a high capacity of inducing vascular permeability, but it is not known which receptor specifically induces permeability effects induced by VEGF. In this study, it was shown that NP-1 became translocated to cell-cell-contacts upon stimulation with VEGF165. The translocation could not be inhibited by a Src kinase inhibitor or the VEGFR-phosphorylation inhibitor PTK787/ZK222584, suggesting that the translocation is independent of Src kinase and VEGFR-activity. Furthermore, a cytoplasmically truncated mutant of NP-1 did not translocate to cell-cell contacts, indicating that the cytoplasmic domain of NP-1 plays a role in this process. In addition, an antibody directed against NP-1 induced translocation of NP-1 to cell-cell contacts without the addition of VEGF165 and induced in vivo permeability in a dose dependent manner. Collectively, the data show a function of NP-1 in permeability, independent of VEGFR-2 activation.


Kurzfassung in Deutsch

Neuropilin-1 (NP-1) und Neuropilin-2 (NP-2) wurden ursprünglich im Nervensystem entdeckt. Die Charakterisierung transgener Mäuse zeigte, dass Neuropiline auch eine sehr wichtige Rolle im vaskulären System spielen. Es wurde später entdeckt, dass Neuropiline Rezeptoren für Semaphorine der Klasse 3 auf Nerven sind und Rezeptoren für den vaskulären endothelialen Wachstumsfaktor (VEGF) auf Endothel- und Tumorzellen. Mäuse, die NP-1 nicht exprimieren, sterben zwischen Tag 12.5 und 13.5 der Embryonalentwicklung, was andeutet, dass Neuropiline nicht wichtig für die Vaskulogenese sind, sondern für die Angiogenese, ein Prozess, indem Blutgefässe remodeliert werden. Bis heute wird angenommen, das VEGF165 eine extrazelluläre Brücke zwischen dem VEGF-Rezeptor (R)-2 und NP-1 bildet, was zu einer Komplexbildung zwischen NP-1 und VEGFR-2 und einer Verstärkung der Signaltransduktion von VEGFR-2 führt. Allerdings ist der molekulare Wirkungsmechanismus der Funktion von NP-1 und NP-2 nicht genau untersucht. In dieser Studie konnte gezeigt werden, dass eine siRNA-vermittelte Herunterregulierung von NP-1 oder NP-2 zu einer Abnahme von VEGF165- und VEGF121-induzierter Aussprossung von Endothelzellen in vitro führt, was auf eine Rolle der Neuropiline in VEGF121-induzierter Signaltransduktion deutet. Allerdings führt VEGF121 nicht zu einer Komplexbildung zwischen VEGFR-2 und NP-1. Daher ist die Hypothese, dass VEGF165-induzierte Signaltransduktion nur durch die „Brückenbildung“ zwischen VEGFR-2 und NP-1 stattfindet, nicht korrekt. Neuropiline habe eine kurze zytoplasmatische Domäne, die keine katalytische Aktivität oder Phosphorylierungstellen besitzt. Bis heute wurde die Rolle der zytoplasmatischen Domäne von NP-1 nicht untersucht. Diese Studie zeigt, dass, im Gegensatz zu früheren Hypothesen, die Interaktion zwischen VEGFR-2 und NP-1 vom zytoplasmatschen Teil abhängt, und noch spezifischer, von den letzten drei Aminosäuren. Die letzten drei Aminosäuren kodieren eine PDZ-bindende Domäne. Das einzige Protein, das bekannt ist, die PDZ-bindende Domäne von NP-1 zu binden, ist Synectin. Folglich wurde die Komplexbildung zwischen VEGFR-2 und NP-1 in Synectin-defizienten Endothelzellen untersucht, und es konnte gezeigt werden, dass NP-1 und VEGFR-2 weniger Komplexe in Synectin-defizienten Zellen als in wildtyp-Zellen bilden. Zusammenfassend zeigen diese Ergebnisse, das die Bildung einer extrazellulären Brücke zwischen VEGFR-2 und NP-1 nicht ausreicht, damit VEGFR-2 und NP-1 stabile Komplexe bilden.
VEGF induziert vaskuläre Permeabilität, aber es nicht bekannt, welcher der drei VEGFR spezifisch dafür verantwortlich ist. In dieser Studie konnte gezeigt werden, dass VEGF eine Translokation von NP-1 zu Zell-Zell-Kontakten führt. Diese Translokation konnte nicht durch eine Inhibierung von Src oder VEGFR gehemmt werden, was darauf hindeutet, dass die Translokation von NP-1 unabhängig von Src- oder VEGFR-Aktivität ist. Weiterhin verhinderte eine Trunkierung der zytoplasmatischen Domäne eine Translokation von NP-1 in die Zell-Zell-Kontakte. Darüber hinaus induzierte ein anti-NP-1 Antikörper die Translokation von NP-1 in Zell-Zell-Kontakte und vaskuläre Permeabilität in vivo. Zusammenfassend deuten die Ergebnisse auf eine Rolle von NP-1 in vaskulärer Permeabilität, unabhängig von VEGFR-2.


SWD-Schlagwörter: Angiogenese , Vascular endothelial Growth Factor , Endothelzelle , Permeabilität
Freie Schlagwörter (deutsch): Neuropilin
Freie Schlagwörter (englisch): angiogenesis , vascular endothelial growth factor , endothelial cell , permeability , neuropilin
Institut: Institut für Biologie 2
Fakultät: Fakultät für Biologie
DDC-Sachgruppe: Biowissenschaften, Biologie
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Marmé, Dieter (Prof. Dr.)
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 07.05.2008
Erstellungsjahr: 2007
Publikationsdatum: 04.06.2008
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