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Regulierte Expression von PTPIP51 in der Epidermis und in den Hautanhangsgebilden

Regulated Expression of PTPIP51 in Epidermis and in Skin Appendages

Pfeiffer, Thorsten


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Freie Schlagwörter (Deutsch): PTIP51 , Differenzierung , Proliferation , Apoptose , Epidermis
Freie Schlagwörter (Englisch): PTPIP51 , differentiation , proliferation , apoptosis , epidermis
Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Institut für Antomie und Zellbiologie
Fachgebiet: Medizin
DDC-Sachgruppe: Medizin
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 22.11.2006
Erstellungsjahr: 2006
Publikationsdatum: 18.12.2006
Kurzfassung auf Deutsch: Reversible Tyrosinphosphorylierung bzw. -dephosphorylierung von Proteinen ist ein zentraler Mechanismus zur Regulation verschiedenster zellulärer Vorgänge wie z. B. Proliferation, Apoptose und Differenzierung. Die Dephosphorylierung ist die dabei zu kontrollierende Instanz und erfolgt sehr präzise mittels verschiedener Protein Tyrosin Phosphatasen.

Bei der Suche nach möglichen Interaktionspartnern der eng verwandten PTP PTP1B und TCPTP, wurde mit Hilfe eines Yeast Two Hybrid Screen das PTPIP51 entdeckt.

Ziel der vorliegenden Dissertation war zunächst die morphologische Analyse des PTPIP51 in der Haut verschiedener Spezies. Dabei ergab sich der Nachweis des PTPIP51 mittels Immunfluoreszenzmethoden in der Epidermis aller untersuchten Spezies und Hautareale in einem charakteristischen Muster: Im Stratum basale war PTPIP51 nicht nachweisbar, wohingegen die suprabasalen Schichten eine ausgeprägte positive Reaktion aufwiesen. Aus
der Gleichverteilung mit Differenzierungsmarkern der Epidermis und der cytoplasmatischen Lokalisation ließ sich auf eine mögliche Assoziation mit Differenzierungsvorgängen schließen.

Dies wurde auch durch das Verteilungsmuster innerhalb der Hautanhangsgebilde gestützt, die einen Nachweis von PTPIP51 in den Schichten ergaben, die sich ähnlich zu denen der suprabasalen Zelllagen der Epidermis differenzieren. Ein Nachweis in pyknotischen Zellkernen und Zellmembranen von Sebocyten deuteten auf eine mögliche Assoziation mit

Vorgängen der Apoptose hin. Es ist denkbar, dass PTPIP51 in beide Vorgänge involviert ist. Die Spezifität des Antikörpers gegen PTPIP51 wurde bestätigt durch In Situ Hybridisierungs Experimente. Dabei ergab sich beim Nachweis der PTPIP51 mRNA eine nahezu identische Lokalisation im Vergleich zum Protein in Epidermis und Hautanhangsgebilden.

Proliferation und Differenzierung werden in der Epidermis durch Faktoren induziert, die die Genexpression beeinflussen. Tyrosinphosphorylierung spielt im Rahmen der Signaltransduktion dabei eine entscheidende Rolle.
In diesem Zusammenhang wurde anhand von EGF mit seiner weitgehend proliferativen Wirkung und einer immortalisierten Keratinocytenzelllinie (HaCaT) gezeigt, dass es bei niedrigen Konzentrationen von EGF zu einer signifikant geringeren Expression von PTPIP51 kommt. Dieser Effekt war bei steigender Konzentration rückläufig, was auf einer Herunterregulierung des EGFR beruhen könnte. Eine Assoziation von PTPIP51 mit Mitochondrien und Nucleus deuteten daraufhin, dass auch in vivo eine Verknüpfung mit
apoptotischen Vorgängen denkbar wäre.

Die Beobachtung eines spezifischen Bandenmusters in Abhängigkeit von der Konzentration des EGF im Immnublotting stimmte mit vorherigen Beobachtungen überein. Sie zeigten, dass PTPIP51 eine zell- und gewebeabhängige Expression mit unterschiedlichen Molekulargewichten besitzt. Dabei handelt es sich wahrscheinlich um Isoformen dieses
Proteins.
Kurzfassung auf Englisch: Reversible protein tyrosine phosphorylation and dephosphorylation are central mechanisms of the regulation of the most different cellular processes as for example proliferation, apoptosis and differentiation. Dephosphorylation has occurred to be the switch point in this process
which has to be controlled precisely. This is done by different protein tyrosine phosphatases.

With the search for possible interaction partners of the narrowly related PTP PTP1B and TCPTP, PTPIP51 was discovered with the help of a Yeast Two Hybrid Screen.

The first purpose of the present thesis was the morphological analysis of the PTPIP51 in the skin of different species. Besides, PTPIP51 was detected by means of immune fluorescence methods in the epidermis of all examined species and skin areas in a typical pattern: In the stratum basale PTPIP51 was not found, while the suprabasal layers showed a distinctive positive reaction. From the same distribution with differentiation markers of the epidermis and the cytoplasmatic localization of the protein can be infered on a possible association with differentiation processes.

This was also supported by the distribution pattern within the skin appendages which showed PTPIP51 in the layers which differentiate similarly to those of the suprabasal strata of the epidermis. Detection in pycnotic nuclei and cell membranes of sebocytes pointed to a possible association with processes of apoptosis. Therefore it is conceivable that PTPIP51 is involved in both functional areas.

The specificity of the antibody against PTPIP51 was confirmed by In Situ Hybridisation experiments. Besides, the PTPIP51 mRNA had a nearly identical localization like the protein in epidermis and skin appendages.
Proliferation and differentiation are induced in the epidermis by factors which influence genetic expression. Herein tyrosine phosphorylation as a part of signaltransduction pathways plays a crucial role.
In this context it was shown on the example of EGF with his mostly proliferative effect and an immortalized human keratinocyte cell line (HaCaT) that low concentrations of EGF lead to a significantly lower expression of PTPIP51. This effect disappeared with rising concentrations
what is probably due to downregulation of the EGFR.

An association of PTPIP51 with mitochondria and nuclei also indicated that in vivo a linking of PTPIP51 with apoptopic processes could be conceivable.
The observation of a specific band pattern in dependence of different concentrations of EGF in the immnublotting agreed with previous observations which showed that PTPIP51 has a cell and tissue dependent expression of different molecular weights. Besides, isoforms of this
protein are probably concerned.