Analyse der funktionellen Diversität der Profilin-Isoformen 1 und 2a

Profiline sind kleine Aktin-bindende Proteine, die den Nukleotidaustausch der Aktin-Monomere beschleunigen und diese an die Plus-Enden der Aktin-Filamente befördern. Da diese Funktionen für die Aktin-Dynamik essentiell sind, ist die Existenz gewebsspezifischer Profilin-Isoformen weitgehend unverstanden. In dieser Arbeit wurde untersucht, ob sich das in Mammalia ubiquitäre Profilin 1 (PFN1) und das ZNS-spezifische Profilin 2a (PFN2a) redundant zueinander verhalten oder ob sie unterschiedliche Funktionen besitzen. Trotz ähnlicher biochemischer Eigenschaften lokalisieren PFN1 und PFN2a unterschiedlich in Neuronen: Während PFN1 überwiegend homogen in den Neuriten verteilt ist, akkumuliert PFN2a in synaptischen Strukturen. Zudem wurde in dieser Arbeit ein RNAi-System entwickelt, mit dem endogene Proteine gegen exogene Varianten substituiert werden können. Mit diesem „Knock down & Knock in“-System wurde der Einfluss von PFN2a auf organotypisch kultivierte CA1-Neurone untersucht. Der Verlust von PFN2a verringert die Anzahl von dendritischen Verzweigungen sowie von „dendritic spines“. Die Substitution des endogenen PFN2a mit einer Profilin-Mutante mit reduzierter Aktin-Bindung hat gezeigt, dass die dendritische Morphologie auf der Interaktion von PFN2a mit Aktin beruht. Hingegen bewirkt die Expression einer Poly-Prolin-Bindungsmutante von PFN2a eine normale dendritische Komplexität und eine signifikant erhöhte Anzahl der „dendritic spines”. Sequenzvergleiche ergaben, dass PFN2a höher konserviert ist als PFN1. Darüber hinaus belegten Expressionsanalysen von PFN1 und PFN2a, dass PFN2a im Huhn ubiquitär exprimiert wird. RNAi-Experimente haben zudem gezeigt, dass in Hühnerfibroblasten vornehmlich PFN2a anstelle von PFN1 die Zelladhäsion und Zellmotilität moduliert. Die Ergebnisse dieser Arbeit bestätigen, dass PFN2a neuro-spezifische Funktionen ausübt. Andererseits weisen die Befunde an Hühnerzellen daraufhin, dass PFN2a prinzipiell auch als Aktin-Regulator fungieren kann.