Untersuchungen zur Funktion des Heparansulfat-Proteoglykans Syndecan bei gerichteten Migrationsprozessen in den Muskeln und im Nervensystem von Drosophila melanogaster
Slit ist ein extrazelluläres Signalmolekül, welches von Glia-Zellen der ventralen Mittellinie sezerniert als ein abstoßendes Signal wirkt, das Axone an einer Überquerung der Mittellinie hindert. Zusätzlich wirkt Slit als ein regulierender Faktor bei Migrationsprozessen von Muskelvorläuferzellen und ventralen Zweigen des Tracheensystems. Slit bindet an Rezeptoren der Robo-Familie. Syndecan ist ein Transmembranprotein, in dessen extrazellulärem Bereich Heparansulfat-Glykosaminoglykan-Ketten (HSGAG) kovalent gebunden sind. Heparansulfat-Proteoglykane spielen eine Rolle in der Regulation extrazellulärer Signalwege. In der vorliegenden Arbeit wurde die Funktion von Sdc während gerichteter Migrationsprozesse in den Muskeln, im Nerven- und im Tracheensystem näher charakterisiert. sdc-Mutanten zeigen ähnliche Phänotypen, wie Mutanten in Genen des Slit/Robo-Signalwegs und Sdc kolokalisiert mit dem Robo-Rezeptor auf den longitudinalen Axonen des ZNS und an den Apodemen. Genetische Interaktionsstudien konnten Sdc als Teil des Slit/Robo-Signalwegs identifizieren: sdc-Allele zeigen genetische Interaktionen mit slit- sowie mit robo- und robo2-Allelen. In gewebespezifischen Normalisierungsexperimenten konnte ferner gezeigt werden, dass Sdc ausschließlich an den Slit-Rezipientenzellen notwendig ist. Eine eigenständige Rezeptorfunktion von Sdc mit einer Signalfunktion auf cytoplasmatische Faktoren über die konservierte cytoplasmatische Region konnte ausgeschlossen werden, da eine carboxyterminal deletierte Form von Sdc volle Sdc-Aktivität im Slit/Robo-Signalweg bereitstellt. Diese Ergebnisse zeigen, daß Syndecan ein Teil des Slit/Robo-Sigalwegs ist. Die Funktion von Syndecan auf den Slit-Rezipientenzellen besteht wahrscheinlich in der Präsentation membrangebundener HSGAG-Ketten, die die Interaktion des Slit-Liganden mit dem Robo-Rezeptor erleichtern.
Slit, the ligand for the Roundabout (Robo) receptors is secreted from midline cells of the Drosophila central nervous system (CNS). It acts as a short-range repellent that controls midline crossing of axons and allows growth cones to select specific pathways along each side of the midline. In addition, Slit directs the migration of muscle precursors and of ventral branches of the tracheal system, showing that it provides long-range activity beyond the limit of the developing CNS . Biochemical studies on the mammalian homologues of Slit and Robo suggested that guidance activity requires cell-surface heparan sulphate to promote Slit/Robo-binding. The invertebrate homolog of Syndecan in the fly was identified in a screen for novel factors that are involved in myotube guidance. In this work I show that this heparan sulphate proteoglycan is required for proper Slit-signalling. Syndecan colocalizes with the Robo-Receptor at the longitudinal axon tracts and at the muscle attachment sites. Mutations of the Drosophila gene syndecan affect all aspects of Slit activity and cause robo-like phenotypes. sdc genetically interacts with robo and slit, and double mutations cause a synergistic strengthening of the single mutant phenotypes. Additionally, tissue specific rescue experiments show that Syndecan is required at the Slit-receiving cells. Rescue experiments with C-terminal truncated versions of Syndecan show that the highly conserved cytoplasmic domain of Syndecan is not important but an attachment of Syndecan to the cell membrane is important for the function of Syndecan in Slit/Robo-signaling. The results suggest that Syndecan is a necessary component of Slit/Robo-signaling. Syndecan is needed at the Slit-receiving cells and most likely acts to present membrane-bound heparan sulphate glycosaminoglycan sugar-chains to facilitate Slit/Robo-signaling.
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