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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-69374
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/6937/


Müller, Rabea Annina

Die Rolle der Klasse I Phosphatidylinositol-3-Kinasen in der Proliferation neokortikaler Astrozyten

The role of class I phosphatidylinositide-3-kinases in the regulation of astroglial proliferation

Dokument1.pdf (15.657 KB) (md5sum: d228c81cb3e0a963a0f9b1e966f9baa4)

Kurzfassung in Deutsch

Die Phosphatidylinositol-3-Kinasen (PI3-Kinasen, PI3K) der Klasse I regulieren unter anderem die Proliferation, die Migration und das Überleben der Zelle. Neokortikale Astrozyten neugeborener Ratten exprimieren von den vier Isoformen der Klasse I nur p110alpha und p110beta.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Beteiligung dieser beiden Isoformen an der Serum-induzierten Proliferation neokortikaler Astrozyten untersucht. Zur experimentellen Analyse möglicher Isoform-spezifischer Funktionen wurden mit Hilfe eines adenoviralen Expressions-Systems dominant-negative Isoformen von p110alpha und p110beta in den Astrozyten exprimiert. Zusätzlich wurden Isoform-spezifische Inhibitoren eingesetzt.
In neokortikalen Astrozyten sind beide Isoformen für das Durchlaufen der G1-Phase erforderlich. Darüber hinaus konnten in den vorliegenden Untersuchungen Isoform-spezifische Effekte von p110alpha und p110beta aufgeklärt werden. Die PI3K-alpha-Isoform regulierte den Proteinspiegel des CDK-Inhibitors p27Kip1 über dessen proteasomale Degradation. Beide PI3K-Isoformen trugen zur Phosphorylierung der Glykogen Synthase Kinase-3beta (GSK-3beta) sowie zur nukleären Lokalisation von Cyclin D1 bei. Überraschenderweise war aber nur die Interaktion zwischen p110beta und GSK-3beta für die Proliferation der Astrozyten relevant.
Ein weiteres Ziel dieser Arbeit war die Identifizierung der wichtigsten Aktivierungswege der PI3-Kinasen, die zur FCS-induzierten Proliferation der Astrozyten beitragen. Sowohl PDGF-Rezeptoren als auch Galphai gekoppelte Rezeptoren vermittelten nach der Stimulation mit Serum eine anhaltende Aktivierung der PI3-Kinasen. Zudem waren diese Rezeptoren auch für das Erreichen der S-Phase erforderlich.
Innerhalb dieser Arbeit wurde überdies der Einfluss der extrazellulären Matrix auf die astrogliale Proliferation untersucht. Hierzu wurden die Effekte von p110alpha und p110beta auf poly-L-Ornithin (pLO) und auf Vitronectin miteinander verglichen. Auf pLO reguliert p110beta den CDK-Inhibitor p27Kip1. Die Phosphorylierung von GSK-3beta und die nukleäre Lokalisation von Cyclin D1 wurden durch p110alphavermittelt.
Insgesamt liefert diese Arbeit neue Erkenntnisse über die Regulation der Proliferation neokortikaler Astrozyten. Damit bildet sie eine Grundlage, deren Zellteilung in Zukunft zielgerichtet zu manipulieren.


Kurzfassung in Englisch

The family of phosphatidylinositide-3-kinases (PI3-kinases, PI3K) consists of 3 classes. The four isoforms of the class I, p110alpha, p110beta, p110gamma and p110delta, are involved in proliferation, cell attachment and cell migration. Neocortical astrocytes express only two of these isoforms: p110alpha and p110beta. The aim of these studies was to investigate the contribution of p110alpha and p110beta to the regulation of astroglial proliferation.
To examine the functions of the distinct isoforms two different methods were used. On the one hand dominant negative (dn) isoforms coupled to EGFP via IRES were expressed in primary cultured neocortical astrocytes using an adenoviral expression system. On the other hand, the PI3K-isoform selective inhibitors AS-252424 (alpha-isoform) and TGX-221 (beta-isoform) were applied. Both methods were able to selectively inhibit p110alpha and p110beta, respectively.
Recent data point out that both PI3K-isoforms were essential for G1 phase progression induced by addition of fetal bovine serum to serum-starved astroglial cells. Furthermore this work showed that p110alpha and p110beta mediate their effects via different signaling pathways. The alpha-isoform regulated the protein level of cyclin-dependent kinase inhibitor p27Kip1 by affecting its proteasomal degradation. Both PI3K-isoforms induced the phosphorylation of glycogen synthase kinase-3beta (GSK-3beta) and thereby contributed to the nuclear localization of cyclin D1. Surprisingly only the p110beta-mediated effect on GSK-3beta was relevant for S phase entry.
Another aim of this study was to identify signaling pathways that mainly activate PI3-kinases in astroglial cells and thereby promote their serum-induced proliferation. PDGF receptors as well as Galphai-coupled receptors mediated a sustained activation of PI3-kinases after serum stimulation. In addition both receptors were required for G1 phase progression and S phase entry.
Moreover the influence of the extracellular matrix (ECM) on astroglial proliferation was studied within this work. For this reason the isoform-specific effects of p110alpha and p110beta on poly-L-ornithine (pLO) and vitronectin were compared to each other. On pLO-matrix p110beta regulated cyclin-dependent kinase inhibitor p27Kip1. Phosphorylation of GSK-3beta and the nuclear localization of cyclin D1 were mediated by p110alpha.
In summary, the data demonstrate new insights in the regulation of astroglial proliferation. It so provides important background knowledge for target-oriented manipulation of astroglial cell division in the future.


SWD-Schlagwörter: Proliferation , G1-Phase
Freie Schlagwörter (deutsch): PI3-Kinasen , Neokortikale Astrozyten , p27Kip1 , Glykogen-Synthase-Kinase-3beta
Freie Schlagwörter (englisch): proliferation , neocortical astrocytes , PI3-kinases , p27Kip1 , glycogen-synthase-kinase-3beta
Institut: Inst. für Pharmakologie und Toxikologie
Fakultät: Fakultät für Chemie, Pharmazie und Geowissenschaften
DDC-Sachgruppe: Chemie
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Meyer, Dieter K. (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 09.09.2009
Erstellungsjahr: 2009
Publikationsdatum: 26.10.2009
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