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Thesis

Analyse der Ror2-Funktion in vivo und in vitro : die Ror2W749X-Maus als Modell für humane Brachydaktylie Typ B

MPS-Authors
http://pubman.mpdl.mpg.de/cone/persons/resource/persons50646

Witte,  Florian
Dept. of Computational Molecular Biology (Head: Martin Vingron), Max Planck Institute for Molecular Genetics, Max Planck Society;

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Citation

Witte, F. (2009). Analyse der Ror2-Funktion in vivo und in vitro: die Ror2W749X-Maus als Modell für humane Brachydaktylie Typ B. PhD Thesis, Freie Universität, Berlin.


Cite as: http://hdl.handle.net/11858/00-001M-0000-0010-7D8C-E
Abstract
Zusammenfassung: Bei Ror2 (Receptor tyrosine kinase-like orphan receptor 2) handelt es sich um einen hochkonservierten Oberflächenrezeptor, welcher vor allem im Zusammenhang mit verschiedenen Wnt-Signalwegen sowie zellulären Vorgängen wie Zellpolarität und Zellmigration beschrieben ist. Beim Menschen resultieren Mutationen in ROR2 in zwei den Skelettapparat betreffenden genetisch bedingten Erkrankungen. Mutationen, die das rezessive Robinow Syndrom verursachen, führen vermutlich über eine ER-vermittelte Degradation zum Funktionsverlust des Proteins. Dagegen trunkieren Mutationen, die sich in dominanter Brachydaktylie Typ B (BDB) äußern, das Protein entweder direkt nach der Membran oder nach der Kinase-Domäne. In beiden Fällen wird der Ror-charakteristische Serin/Threonin/Prolin-reiche C-Terminus abgetrennt und ein Funktionsgewinn des trunkierten Proteins vermutet. Basierend auf der Ror2W749X-Maus, welche die distale menschliche ROR2-Trunkation wiederspiegelt, wurde die Pathogenese der Brachydaktylie (BD) eingehend analysiert. Die Entwicklung des Phänotyps konnte zeitlich auf E13.5 und räumlich auf die Etablierung der distalen Fingerspitze (Phalangen 2 und 3) festgelegt werden. In der Ror2W749X-Maus führen dort Defekte in der Zellproliferation und Zellrekrutierung zu einer nur rudimentär angelegten Knorpelkondensation, welche anschließend zum distalen Fingerelement differenziert. Somit fehlen der homozygoten Ror2W749X-Maus final alle mittleren Phalangen. Dabei resultiert die Trunkation von Ror2 in einem Zusammenbruch des Signalnetzwerkes an der sich entwickelnden Fingerspitze. Ausschlaggebend ist hierbei die lokale Inhibition des Bmp-Signalwegs in der für das proximo-distale Auswachsen essentiellen Region der phalanx forming region (PFR). Die zum Zeitpunkt der Entstehung der mittleren Phalangen blockierte PFR resultiert im Phänotyp der BD. Als wahrscheinliche Ursache konnte ein ektopes kanonisches Wnt-Signal in Kombination mit einer verminderten Ihh-vermittelten Signaltransduktion nachgewiesen werden. In einer ebenfalls durchgeführten Expressionsanalyse aller Wnt-Liganden und ihrer wichtigsten Antagonisten wurden Wnt5a und Wnt5b als potentiell verantwortliche Ror2-Liganden identifiziert. Zusammen mit weiteren in vitro Experimente wurde ein allgemeines Modell der Fingerentwicklung sowie der Ror2-vermittelter Signaltransduktion entwickelt. Neben der Interaktion von Ror2 mit dem Bmp-Antagonisten Noggin konnte die Interaktion von Ror2 mit der zentralen Komponente aller Wnt Signalwege Dishevelled (Dvl) nachgewiesen werden. Dabei interagiert Ror2 in Abhängigkeit von Wnt5a mit der CK1ε-phosphorylierten Form von Dvl (ps-Dvl) und lokalisiert in Punkten nahe der Zellmembran. Auch konnte die funktionelle Relevanz der Ror2/ps-Dvl-Interaktion gezeigt werden. Sie ist an der Termination des Wnt5a/Ror2/ATF2-Signalwegs beteiligt und spielt eine potentielle Rolle bei der Inhibition des kanonischen Wnt-Signalwegs in vivo und in vitro. Da die Interaktion über die Serin/Threonin/Prolin-reiche Domäne von Ror2 stattfindet ist sie ein vielversprechender Kandidat zur Erklärung der BD in der Ror2W749X-Maus und im Menschen. Die in dieser Arbeit erlangten Daten verdeutlichen die zentrale Position von Ror2 im Netzwerk verschiedener Signalkaskaden und unterstreichen vor allem die Rolle von Ror2 als Wnt-Corezeptor, Mediator zwischen Wnt- und Bmp-Signaltransduktion und bei der Extremitätenentwicklung.