@phdthesis{Voigt2016,
  author    = {Christoph Voigt},
  title     = {Der Einfluss des Redoxzustandes von CRMP2 auf die Dynamik des Zytoskeletts},
  journal    = {The influence of the redox state of CRMP2 on cytoskeletal dynamics},
  url       = {https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-002464-3},
  year      = {2016},
  abstract  = {Glutaredoxine (Grxs) geh{\"o}ren zur Enzymgruppe der Oxidoreduktasen und sind Teil der Thioredoxin-Familie. Grxs katalysieren die reversible (De-)Glutathionylierung von Proteinen und die Reduktion von Protein-Disulfiden. Diese Aktivit{\"a}ten sind entscheidend f{\"u}r diverse redoxvermittelte Signaltransduktionsprozesse in den verschiedenen Kompartimenten der Zelle. Zudem werden sie im Zusammenhang mit der neuronalen Entwicklung, neurodegenerativen Erkrankungen und der Krebsentstehung und -progression gesehen. S{\"a}ugetiergenome kodieren vier Grxs (Grx1, Grx2, Grx3 und Grx5) mit zytosolischer, nukle{\"a}rer oder mitochondrieller Lokalisation. Von humanem Grx2 wurden bisher drei Isoformen charakterisiert. Das mitochondrielle Grx2a wird ubiquit{\"a}r exprimiert, w{\"a}hrend die nukle{\"a}ren und zytosolischen Isoformen Grx2b und Grx2c ein Vorkommen in Testes und Krebszellen aufweisen. Grx2c ist an der Aussprossung von Axonen beteiligt und daher entscheidend f{\"u}r die Hirnentwicklung. Die {\"U}berexpression von Grx2c in HeLa-Zellen f{\"u}hrt zu einem elongierten Ph{\"a}notyp mit filopodienartigen Ausl{\"a}ufern, der in vorangegangenen Studien gut beschrieben wurde. Als potentielles Ziel der Grx2c-Wirkung wurde das Collapsin response mediator protein 2 (CRMP2) identifiziert. In der Tat konnte ein Thiol-Disulfid-Schalter in CRMP2 ermittelt werden. Grx2c wurde als spezifische Reduktase identifiziert, w{\"a}hrend MICALs (molecule(s) interacting with CasL) als potentielle Oxidasen dieses Schalters vermutet werden. Basierend auf diesen vorangegangenen Ergebnissen erarbeiteten wir die Hypothese, dass der Thiol-Disulfid-Schalter in CRMP2 die Interaktion des Proteins mit Regulatoren der Aktinpolymerisation und -verzweigung (das hei{\"s}t Sra1/Cyfip1 und wave regulatory complex) kontrolliert und dadurch die Dynamik des Zytoskeletts beeinflusst. Haupts{\"a}chliches Ziel der Arbeit war die {\"U}berpr{\"u}fung dieser Hypothese. Besonders die Protein-Protein-Interaktionen und deren Abh{\"a}ngigkeit vom CRMP2-Redoxstatus sollten untersucht werden. Unter Verwendung von HeLa-Zellen und Grx2c-exprimierenden HeLa-Zellen (HeLa-Grx2c-Zellen) konnte mittels Immunopr{\"a}zipitation und unter Verwendung quervernetzender Substanzen keine direkte Interaktion zwischen Sra1/Cyfip1 und CRMP2 festgestellt werden. Es zeigte sich jedoch eine Co-Immunopr{\"a}zipitation von Sra1/Cyfip1 und MICAL2, was f{\"u}r eine direkte Interaktion der beiden Proteine spricht. Des Weiteren fanden sich bei Betrachtung von Bandenmustern nach in vivo Quervernetzung Anhaltspunkte f{\"u}r eine indirekte Interaktion von CRMP2 und MICAL2. Die Auswertung von Western Blots ergab teils deutliche kompensatorische {\"A}nderungen im Expressionsmuster der untersuchten Proteine bei {\"U}berexpression von Grx2c in HeLa-Zellen. So kam es zur Erh{\"o}hung der Sra1- und Beta-Aktin-Menge, w{\"a}hrend sich die MICAL2-Menge in der Zelle verringerte. Unter Ber{\"u}cksichtigung der Ergebnisse wurde ein neues Modell erstellt, welches auf einer indirekten Interaktion von CRMP2, MICAL2 und Sra1/Cyfip1 via Plexin A (Teil des Semaphorin3A-Rezeptors) beruht. In diesem Modell wirken MICAL2 {\"u}ber Oxidation und Grx2c {\"u}ber Reduktion von CRMP2, was zu konformationellen {\"A}nderungen des CRMP2s f{\"u}hrt. Die oxidierte, geschlossene Konformation inhibiert Sra1 {\"u}ber Bindung an MICAL2, w{\"a}hrend die reduzierte, offenere Konformation zu einer Freigabe und Aktivierung von Sra1 f{\"u}hrt und letztendlich in der Aktinpolymerisation und -verzweigung m{\"u}ndet. Dieser Mechanismus hat eine entscheidende Bedeutung in der Pathogenese verschiedenster Krebserkrankungen und neurodegenerativer Erkrankungen. Die weitere Beleuchtung der Rolle des Redoxschalters in CRMP2 und die genaue Kenntnis dessen Involvierung in spezifische Signalwege wie der Sema3A-Signalkaskade, basierend auf dem neu erstellten Modell, k{\"o}nnten zuk{\"u}nftig bei der Verwirklichung gezielter pharmakologischer Therapien gegen Krebserkrankungen und neurodegenerative Erkrankungen eingesetzt werden.},
  language  = {de}
}