title: Modulation der β1-Integrin-Lokalisation an der apikalen Plasmamembran durch Galektin-3
title: Modulation der β1-Integrin-Lokalisation an der apikalen Plasmamembran durch Galektin-3
title: Galectin-3 modulates the localization of β1-Integrin at the apical plasma membrane
Creators: name: Hönig, Ellena
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2017
Subjects: Medical sciences, Medicine
Medizin, Gesundheit
Galektin-3
Integrin, Epithelzellen

description: Epithelia line the outer and inner
      surfaces of multicellular organisms. Epithelial cells are
      characterized by their polar structure and their
      morphologically and functionally distinct apical and
      basolateral membrane domains. To establish and maintain their
      polarity, epithelial cells possess a specific transport
      machinery that ensures directional transport to the
      respective membrane domains. An important sorting receptor in
      apical protein transport is galectin-3. This soluble lectin
      is synthesized in the cytosol and secreted in polarized MDCK
      cells preferentially at the apical membrane. Here, it enters
      the endosomal compartment via endocytosis and assists in the
      sorting of newly synthesized apical glycoproteins. While
      binding of galectin-3 can occur at both plasma membrane
      domains, clustering and endocytosis of the lectin were
      observed exclusively at the apical domain. Integrins were
      identified as interaction partners of galectin-3 at the
      apical plasma membrane of MDCK cells by mass spectrometry.
      This interesting observation raised the question whether
      galectin-3 is involved in the apical localization of
      integrins in epithelial cells. To test this, the surface
      distibution of the most widespread family member, β1-integrin
      was analysed in galcetin-3 overexpressing and galectin-3
      depleted MDCK cells by biochemical assays and fluorescence
      microscopy. In galectin-3 overexpressing cells as well as in
      the presence of exogenous, recombinant galectin-3 the apical
      localization of β1-integrin was enhanced. Conversely,
      depletion of the lectin decreased apical expression leves of
      β1-integrin. Moreover, inhibition of galectin-3 endocytosis
      had the same effect. Using metabolic labeling and transport
      experiments it was shown, that galectin-3 mediates sorting of
      newly synthesized β1-integrin in the apical transport
      pathway. This study shows for the first time, that galectin-3
      is able to modulate the surface distribution of the integrin
      family member β1-integrin in polarized epithelial
      cells.
description: Epithelien bilden das Deck- und
      Abschlussgewebe aller äußerer und innerer Oberflächen von
      mehrzelligen Organismen. Epithelzellen zeichnen sich durch
      ihren polaren Aufbau und ihre morphologisch und funktionell
      zu unterscheidende apikale und basolaterale Membrandomänen
      aus. Um dies zu gewährleisten, besitzen Epithelzellen eine
      spezifische Transportmaschinerie, die den gerichteten
      Proteintransport an die jeweilige Membrandomäne
      bewerkstelligt. Ein wichtiger Sortierrezeptor im apikalen
      Proteintransport ist das Lektin Galektin-3. Dieses lösliche,
      im Zytosol synthetisierte Protein wird in polaren MDCK-Zellen
      präferentiell über die apikale Membran sekretiert, ehe es
      mittels Endozytose ins endosomale System eintritt und dort
      als Sortierrezeptor für neu synthetisierte apikale
      Glykoproteine dienen kann. Während die Bindung von Galektin-3
      an die Plasmamembran prinzipiell an beiden Membrandomänen
      erfolgen kann, wurde in der vorliegenden Arbeit eine
      Clusterbildung sowie die Endozytose des Lektins
      interessanterweise nur an der apikalen Domäne beobachtet.
      Mittels Massenspektrometrie wurden Integrine als
      Interaktionspartner von Galektin-3 an der apikalen
      Plasmamembran von MDCK-Zellen identifiziert. Aus dieser
      Beobachtung ergab sich die Fragestellung, ob Galektin-3 auch
      zur apikalen Lokalisation von Integrinen in Epithelzellen
      beiträgt. Dies wurde Anhand des am weitesten verbreiteten
      Vertreters dieser Familie, β1-Integrin, untersucht. Mit Hilfe
      biochemischer und fluoreszensmikroskopischer Methoden wurde
      die Oberflächenverteilung von β1-Integrin in
      Galektin-3-überexprimierenden und Galektin-3-depletierten
      MDCK Zellen analysiert. In Galektin-3 überexprimierenden
      Zellen, sowie unter Einfluss von exogenem, rekombinaten
      Galektin-3 wurde eine verstärkte apikale Lokalisierung des
      Integrins beobachtet. Demgegenüber hatten eine Depletion des
      Lektins wie auch die Inhibierung seiner Endozytose
      verminderte apikale Expressionslevel von β1-Integrin zur
      Folge. Mittels metabolischer Markierung und Transportstudien
      konnte gezeigt werden, dass Galektin-3 die Sortierung von neu
      synthetisiertem β1-Integrin in den apikalen Transportweg
      vermittelt. So konnte in der vorliegenden Arbeit erstmals
      eine Rolle des Lektins Galektin-3 bei der
      Oberflächenverteilung eines Vertreters der Integrin-Familie,
      β1-Integrin, in polaren Epithelzellen aufgezeigt
      werden.