Molecular characterization of lipid droplet associated proteins in the chicken yolk sac

Das Haushuhn ist ein sehr wichtiger Modellorganismus. Es gehort, wie alle Vogelarten, Amphibien und Reptilien zu der Gruppe von oviparen Tieren, die Eier legen und bei denen somit beinahe die gesamte Embryonalentwicklung auserhalb des Muttertiers stattfindet. Daher ist besonders das Haushuhn im embryonalen Status fur entwicklungsbiologische Studien geeignet. Der Dottersack des sich entwickelnden Embryos spielt dabei in Nahrungstransportprozessen eine tragende Rolle. Der Dottersack arbeitet als eine Form von Verdauungssystem, das Nahrstoffe aus dem vom Dottersack umschlossenen Dotter aufnimmt. Der Dottersack ist aus 2 unterschiedlichen Zelltypen aufgebaut. Die untere, dem Dotter zugewandte Schicht, besteht aus einem Epithel aus endodermalen Zellen. Diese nehmen fur den Embryo essentielle Nahrstoffe aus dem Dotter auf. Direkt den endodermalen Epithelzellen aufsitzend befindet sich die zweite Zellschicht, die mesodermale Schicht aus einem Blutgefas-Endothel, das Nahrstoffe zum Embryo hin transportiert. Mit fortschreitender Entwicklung wird durch das Uberwachsen der endodermalen Epithelschicht von dem mesodermalen Endothel die sogenannte area vasculosa gebildet. Jedoch enthalt der Dottersack in den ersten Tagen nach der Eiablage grose Bereiche von endodermalen Epithelzellen, die nicht von dem mesodermalen Endothel uberzogen sind, welche als area vitellina bezeichnet werden. In dieser Studie fand ich heraus, dass die endodermalen Epithelzellen der area vitellina einen grosen Einfluss auf die intrazellulare Fettspeicherung in sogenannten lipid droplets (LDs) haben. Diese Organellen, fur die Versorgung des Embryos bereitgestellt, beinhalten zum Grosteil neutrale Fette, wie Triglyzeride und Cholesterinester, und sind von einer Phospholipid Monoschicht begrenzt. Ich entdeckte mit Hilfe von qPCR, dass der mRNS Spiegel von PLIN2, einem Mitglied einer LD-assoziierten Protein Familie, der perilipins (PLINs), im Dottersack stark erhoht war. Interessanterweise wiesen die nicht-vaskularisierten endodermalen Epithelzellen der area vitellina, und nicht die vaskularisierten Zellen der area vasculosa, erhohte Expressionswerte auf. Bisher wurden im Modellorganismus Haushuhn die genauen Funktionen von PLIN2 noch nicht beschrieben. In Saugetieren hingegen wurde herausgefunden, dass PLIN2 an wachsende LDs bindet und von groser Wichtigkeit in der Fettspeicherung ist. Andere PLINs konnten in meinen Untersuchungen nicht detektiert werden. Mit Hilfe der Western blot Technik konnte ich PLIN2 auch auf Proteinebene in der area vitellina nachweisen. Dies lasst auf eine wichtige Funktion von PLIN2 in der Fettspeicherung schliesen. Die direkte Assoziation von PLIN2 mit LDs konnte ich in der area vitellina mit einem α-PLIN2 Antikorper mittels Immunofarbung und Konfokalmikroskopie nachweisen. Nachdem ich das Protein, welches mit groser Wahrscheinlichkeit fur die Fettspeicherung im Dottersack verantwortlich ist, gefunden hatte, wollte ich herausfinden, wie die Lipide fur Verwertung durch den Embryo mobilisiert werden konnen. Ich suchte nach einem Lipid-hydrolysierendem Enzym, das eine Spezifitat fur Triglyzerid-Spaltung hat, da dies der Ausgangspunkt fur den Abbau von gespeicherten Fetten ist. Ich untersuchte die mRNS von mehreren Triglyzeridspaltenden Enzymen, und konnte tatsachlich eines, mit der Bezeichnung Patatin-like phospholipase domain-containing protein (PNPLA3), entdecken. Die hochsten PNPLA3 mRNS Spiegel wurden in den metabolisch aktiven Zellen der area vasculosa gemessen, also genau dort, von wo aus mit Hilfe der mesodermalen Blutgefase Nahrstoffe zum Embryo transportiert werden.