Forschungsbericht 1995-96   
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Geschf. Direktorin: Prof. Dr. A. Barnekow

 
 
 
[Pfeile grün] Forschungsschwerpunkte 1995 - 1996
Fachbereich 18 - Biologie
Institut für Neuro- und Verhaltensbiologie
Arbeitsbereich Experimentelle Tumorbiologie (Prof. Dr. A. Barnekow)


Funktion von GTP-bindenden Proteinen im intrazellulären Transport und bei der Organisation des Zytoskeletts.

Die kleinen GTPasen aus der ras-Superfamilie stellen molekulare Schalter dar, die eine ganze Reihe essentieller Vorgänge in der eukaryotischen Zelle steuern.

Im Mittelpunkt der Untersuchungen stehen neben den rab6 und den rab1 Proteinen, zwei Mitgliedern der rab/YPT Familie, auch das rho Protein. Sowohl das rab1 als auch das rab6 Protein sind auf den Membranen des rauhen endoplasmatischen Retikulums beziehungsweise auf den Cisternen des Golgiapparates lokalisiert und steuern den Transport von Lipidvesikeln. Die verschiedenen Mitglieder der rho Familie regulieren als Stellglieder in einer Signaltransduktionskette den Organisationsgrad des polymerisierten Aktins und sind somit auch an Aktin-abhängigen Transportprozessen beteiligt.

Mit der Kombination aus molekularbiologischen, biochemischen und immunologischen Methoden wird der Zytosol/Membranzyklus des rab1 und des rab6 Proteins analysiert.

Untersuchungen in verschiedenen Säuger- und Insektenzellinien haben gezeigt, daß die posttranslationale Modifikation des rab6 Proteins durch die Nukleotid-induzierte Konformation der rab Proteine bestimmt wird. Nur die GDP gebundene Form des rab6 Polypeptids wird mit Geranylgeranylresten modifiziert. Die Konformation, welche durch das gebundene Guanosylnukleotid (GDP oder GTP) bestimmt wird, ist auch die Voraussetzung für die Translokation des rab6 Proteins an die Membranen des Golgiapparates. Für die Anbindung an die Golgimembranen ist ein Austausch des gebundenen GDP gegen GTP nötig. In weiteren Untersuchungen konnte die Funktion des rab6 Proteins bei der Organisation des Golgiapparates belegt werden. Transfektionsexperimente in Säugerzellen haben gezeigt, daß die Expression von rab6 Proteinen, die konstitutiv in der GDP-Form verbleiben, oder auch des rabGDI Proteins, ein rab regulierendes Protein, welches den Austausch von GDP gegen GTP verhindert, zur Vesikulierung des Golgiapparates führt.

Mittels der "yeast-two-hybrid" Methode werden neue Interaktionspartner der rab1 und rab6 Proteine identifiziert. Das "yeast-two-hybrid"-System wird weiterhin eingesetzt, um die Bindung von rab1/rab6 an bereits bekannte Interaktionspartner auf molekularer Ebene qualitativ und quantitativ zu erfassen.

Die Suche nach zellulären Interaktionspartnern ist auch das Ziel der Untersuchungen zum rho Protein. Nach Etablierung spezifischer Zellinien, welche verschiedene Punktmutationen der rhoA cDNA, die zur Expression eines daueraktiven bzw. inaktiven rho Proteins führen, exprimieren, konnte gezeigt werden, daß daueraktivierte Formen des rho Proteins zur partiellen Rekonstitution des Aktin-Zytoskeletts in durch das Onkogenprodukt, pp60v-src, transformierten Rattenfibroblasten, führen. Neben den Veränderungen des Aktinzytoskeletts studieren wir in solchen Zellinien auch den Einfluß von aktivierten rho Proteinen auf weitere zelluläre Transformationsparameter.

Drittmittelgeber:

Deutsche Forschungsgemeinschaft, Sonderforschungsbereich 310 "Intra- und interzelluläre Erkennungssysteme" Teilprojekt A 9

Beteiligte Wissenschaftler:

Prof. Dr. A. Barnekow, Dr. T. Mayer (gemeinsame Leitung), Dipl.-Biol. G. Bode, Dipl.-Biol. A. Schiedel, Dipl.-Biol. T. Weide, Dipl.-Biol. S. Witte Inst. Imunol., Univ. Konstanz, PD Dr. P. Wagner Institut f. Med. Biochemie, Universität d. Saarlandes, Prof. Dr. M. Montenarh Institut f. Biochemie, Universität d. Saarlandes, Dr. O. Ulrich, EMBL, Heidelberg; Prof. Dr. M. Wiedmann, Memorial Sloan Kettering Cancer Center, New York, USA, Dr. K. van Leyen, Memorial Sloan Kettering Cancer Center, New York, USA, Prof. Dr. Z. Elazar, Weizmann Institute, Rehovot, Israel

Veröffentlichungen:

Mayer, T., N. Touchout, Z. Elazar: Transport between cis and medial Golgi cisternae requires the function of the ras related protein rab6. JBC 271, 16097-16103 (1996).

Schiedel, A., A. Barnekow, T. Mayer: Characterization of membrane binding properties from rab1b and rab6 proteins. Europ. J. Cell Biol. Suppl. 1995, 35 (1995).

Schiedel, A., A. Barnekow, T. Mayer: Nucleotide induced conformation determines posttranslational isoprenylation of the ras related rab6 protein in insect cells. FEBS Letters 376, 113 (1995).

Mayer, T., G. Bode, A. Barnekow: Cellular localization of rab6 wt and mutant proteins and rab6 induced alterations of the golgi apparatus. Molecular Biology of Cell, 7, 598a, (1996).

Mayer, T., A. Janning, G. Bode, A. Barnekow: Overexpression of the small GTPase rab6 causes morphological alteration of Golgi apparatus. Europ. J. Cell. Biol. 69. Suppl. 42, 123 (1996).

Schiedel, A., T. Prinz, A. Barnekow, T. Mayer: Posttranslational modification and membrane binding of the small GTPase rab6. Europ. J. Cell Biol. 69, Suppl. 42, 81 (1996).

Schiedel, A., T. Prinz, A. Barnekow, T. Mayer: Modification, membrane association and interactions of different conformations of the rab6 protein. Molecular Biology of Cell, 7, 273a, (1996).

 
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Hans-Joachim Peter
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Datum: 1998-07-03