Zur Bedeutung von Zytoskelett-Membran-Verbindungen für die gerichtete HCI-Sekretion von Parietalzellen
Creators: name: Jöns, Thomas
Publisher: name: Humboldt-Universität zu Berlin, Medizinische Fakultät - Universitätsklinikum Charité
Year: 2001
Subjects: subject: Parietalzellen
subject: Polarität
subject: Membranzytoskelett
subject: SNARE-Proteine
subject: AE2
subject: Ankyrin
subject: Ezrin
subject: Parietal cells
subject: polarity
subject: membrane cytoskeleton
subject: SNARE-proteins
subject: ankyrin
subject: ezrin
subject: 610 Medizin
subject: 33 Medizin
subject: WE 2600

description: Die in der vorliegenden Habilitationsschrift zusammengefaßten Publikationen stellen Untersuchungen zu zwei Themenschwerpunkten dar: 1. Verankerungsmechanismen von Membranproteinen der basolateralen und der apikalen Plasmamembrandomäne der Parietalzellen mit dem Membranzytoskelett und 2. die regulierte Fusion von zytoplasmatischen Vesikeln mit der apikalen Plasmamembran dieser Zellen. Die strukturell und molekular sehr unterschiedlich gestaltete apikale und basolaterale Membrandomäne der Parietalzellen sollte funktionell charakterisiert und die Mechanismen der Membranumbauvorgänge aufgeklärt werden, die nach Aktivierung der Zellen im apikalen Membrankompartiment ablaufen. Für die strukturelle Stabilität der basolateralen Domäne spielt wahrscheinlich die Verankerung von AE2 über das Verknüpfungsprotein Ankyrin mit dem Membranzytoskelett eine wichtige Rolle. Die apikale Membrandomäne der Parietalzellen kann in drei Kompartimente unterteilt werden. Die freie apikale Membran, die canalikuläre Membran und die Membranen der tubulären Vesikel. Entlang der freien apikalen und der canaliculären Plasmamembran kommen wie auf der basolateralen Seite die Zytoskelett-Proteine Actin und Spectrin vor. Nach unseren Untersuchungen könnte es während der Sekretionsphase zu einer temporären Verbindung von H+,K+-ATPase Molekülen mit dem Membranzytoskelett kommen. Diese Verbindung wird wahrscheinlich durch das Verknüpfungsprotein Ezrin vermittelt. Der Mechanismus des Fusionsvorgangs der tubulären Vesikel mit der canaliculären Membran war bisher nicht bekannt. In Parietalzellen konnten die neuronalen SNARE-Proteine Synaptobrevin 2, Syntaxin 1 und SNAP25 sowie das zur Familie der kleinen G-Proteine gehörende Protein Rab3A und die Regulatorproteine NSF und alpha/beta SNAP nachgewiesen werden. Das in Parietalzellen gefundene Verteilungsmuster der SNARE-Proteine entspricht nicht der klassischen Vorstellung einer heterotypischen Membranfusion, vielmehr entspricht diese Verteilung einer homotypischen Fusion, wie sie für Vakuolen in Hefezellen beschrieben wurde. Die Bedeutung der SNARE-Proteine für die Fusion der tubulären Vesikel mit der canaliculären Membran und damit für die Steigerung der HCl-Sekretion konnte durch Inkubation der Zellen mit Tetanus Neurotoxin (TeNt) gezeigt werden. Die Behandlung der Parietalzellen mit TeNt führte zum vollständigen Ausbleiben der, nach Stimulation mit cAMP bei Kontrollzellen beobachteten Erhöhung, der Säuresekretion
description: The publications summarized here cover two topics: 1. the anchorage mechanism of membrane proteins of the basolateral and the apical plasma membrane with the membrane cytoskeleton of parietal cells and 2. the regulated fusion of cytoplasmic vesicles with the apical plasma membrane of these cells. It was the aim of these studies to characterize the structural and molecular differences between the apical and basolateral membrane domains in parietal cells. Moreover the mechanisms involved in membrane traffic within the apical membrane compartment following stimulation were investigated. We found that anchorage of AE2 with the membrane cytoskeleton through the linkage protein ankyrin seems to be important for the stability of the basolateral membrane. The apical membrane domain of parietal cells can be subdivided into three compartments. The free apical membrane, the canalicular membrane and the tubulovesicular membrane. The cytoskeletal proteins spectrin and actin can be found at the basolateral, the free apical and the canalicular membrane. We have shown that the H+K+-ATPase molecules appear to be temporary linked to the membrane cytoskeleton during acid-secretion. This contact is most likely mediated by the linker-protein ezrin. Until now the mechanism of fusion of the tubulovesicles with the canalicular membrane was unknown. In parietal cells the neuronal SNARE-proteins synaptobrevin 2, Syntaxin 1, SNAP25, the small G-protein rab3A, and the regulatory proteins NSF and alpha/beta-SNAP were detected. The subcellular distribution of these proteins does not support the notion of a neuron-like heterotypic fusion. Instead it shows similarity with the homotypic fusion process of vacuoles in yeast. The importance of SNARE-proteins for the fusion of tubulovesicles with the canalicular membrane and, by consequence also for the increase of acid-secretion was shown by incubation of the cells with tetanus neurotoxin (TeNt). The measurable increase of acid secretion by parietal cells after stimulation with c-AMP was inhibited completely through an incubation with TeNt.