title: Die Bedeutung der Interaktion vom Cyclase-assoziierten Protein 1 und Cofilin 1 in Wachstumskegeln hippocampaler Neurone
title: The importance of the interaction of cyclase-associated protein 1 and cofilin 1 in growth cones of hippocampal neurons
titleType: AlternativeTitle
Creators: name: Duong, Thuy-An
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2023
Subjects: Medical sciences Medicine
Medizin
Wachstumskegel
nervous system
Entwicklung
actin dynamics
development
Cofilin1
Nervensystem
Aktin
Aktindynamik
CAP1
growth cone
actin

description: Ein essenzieller Schritt in der Entwicklung des Nervensystems ist die Axonmigration, bei der Axone zu ihrem jeweiligen spezifischen Ziel wandern, um dort synaptische Verknüpfungen herzustellen. Gesteuert wird diese Wanderung durch Wachstumskegel, welche aktinreiche Vorwölbungen an der Spitze von Axonen sind. Wachstumskegel können in Abhängigkeit von extrazellulären Signalen ihre Struktur und Bewegungsrichtung ändern. Gesteuert wird dieses durch den dynamischen Umbau des Aktinzytoskeletts. Der kontinuierliche Auf- und Abbau von Aktinfilamenten, welcher auch Aktin-Tretmühlenmechanismus genannt wird, wird durch Aktin-bindende Proteine reguliert. Zwei wichtige Aktin-bindende Proteine sind das Cyclase-assoziierte Protein 1 und Cofilin 1. Cofilin 1 beschleunigt den Aktin-Tretmühlenmechanismus über die Durchtrennung und Depolymerisation von Aktinfilamenten. Das Cyclase-assoziierte Protein 1 fördert die Aktindynamik, indem es die Depolymerisation und Dissoziation des Cofilin 1 von globulärem Aktin beschleunigt und Adenosintriphosphat-G-Aktin wiederherstellt. Es ist auch bekannt, dass das Cyclase-assoziierte Protein 1 und Cofilin 1 synergistisch kooperieren, indem das Cyclase-assoziierte Protein 1 die Depolymerisation Cofilin 1-markierter Aktinfilamente fördert. Dennoch ist das Wissen über das Cyclase-assoziierte Protein 1 und Cofilin 1 in Wachstumskegeln noch nicht vollständig erforscht. Daher sollte in dieser Arbeit die Bedeutung vom Cyclase-assoziierten Protein 1 und Cofilin 1 und deren Interaktion in Wachstumskegeln näher untersucht werden. Sowohl der Einzel-Knockout vom Cyclase-assoziierten Protein 1 oder von Cofilin 1 als auch der Doppelknockout vom Cyclase-assoziierten Protein 1 und Cofilin 1 zusammen führten in dieser Studie zu einer Reduktion der Aktindynamik und einer Vergrößerung der Wachstumskegel-Fläche. Diese Ergebnisse lassen sich am ehesten dadurch erklären, dass der Knockout vom Cyclase-assoziierten Protein 1 und/oder Cofilin 1 zu einer Störung des Aktin-Tretmühlenmechanismus führt. Durch Stabilisierung der Aktinfilamente und die Akkumulation von Cofilin1-G-Aktin-Komplexen ist die Fläche der Wachstumskegel vergrößert. Die Überexpression vom Cyclase-assoziierten Protein 1 und Cofilin 1 in den Doppel-Knockout-Zellen führte zu einer Wiederherstellung der ursprünglichen Größe der Wachstumskegel. Dass eine Überexpression von Cofilin 1 und einer Cyclase-assoziierten Protein 1-Mutante, bei der keine Interaktion mit Cofilin 1 möglich war, die Fläche der Wachstumskegel nicht normalisieren konnte, bestätigt die Wichtigkeit der Interaktion dieser beiden Proteine in der Aufrechterhaltung der Größe von Wachstumskegeln. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Cyclase-assoziierten Protein 1 und Cofilin 1 sowie deren Interaktion eine zentrale Bedeutung in der Regulation der Aktindynamik in Wachstumskegeln haben. Dieser Beleg für die physiologische Relevanz der Interaktion der beiden ABPe soll das Wissen über die Mechanismen der Aktindynamikregulation erweitern, um Aktin-abhängige Krankheitsbilder besser verstehen zu können.