Helsingin yliopisto

 

Helsingin yliopiston verkkojulkaisut

University of Helsinki, Helsinki 2006

From actin monomers to bundles: The roles of twinfilin and α-actinin in Drosophila melanogaster development

Gudrun Wahlström

Doctoral dissertation, May 2006.
University of Helsinki, Faculty of Biosciences, Department of Biological and Environmental Sciences, Division of genetics and Institute of Biotechnology.

Från aktin monomerer till knippen: Twinfilinets och α-aktininets uppgifter under bananflugans (Drosophila melanogaster) utveckling

Cellernas cytoskelett är uppbyggt av olika typer av proteinfilament. De filament som är uppbyggda av proteinet aktin har en central funktion i många cellbiologiska processer, t.ex. muskelkontraktion och cellmigrering. Denna avhandling behandlar två proteiner som reglerar cellernas aktinbaserade cytoskelett. Proteinet twinfilin hör till de proteiner som reglerar balansen mellan koncentrationen av fritt aktin och aktinfilament. Twinfilin verkar genom att binda monomerer av aktin och förhindra dessa att bilda filament. Proteinet α-aktinin kopplar ihop aktinfilament med varandra, vilket ger cytoskelettet en viss tredimensionell struktur. Både twinfilin och α-aktinin förekommer hos både encelliga och flercelliga organismer. Encelliga organismer som har muterats till att sakna twinfilin respektive α-aktinin förökar sig normalt. Varken twinfilin eller α-aktinin är alltså nödvändiga för cellens överlevnad. I detta arbete har bananflugan Drosophila melanogaster använts som modell för att analysera twinfilinets respektive α-aktininets uppgift under utvecklingen av en multicellulär organism.

I detta arbete isolerades bananflugans gen för twinfilin. Den biokemiska karakteriseringen av proteinet visade att bananflugans twinfilin fungerar på samma sätt som twinfilin isolerat från andra organismer (jäst och mus), d.v.s. binder monomerer av aktin och förhindrar att dessa bildar filament. Identifieringen av en flugmutant med en kraftigt reducerad nivå av twinfilin visade att twinfilin inte är nödvändigt för individens överlevnad. Däremot var borsten på flugans rygg tydligt missbildade. Formen på borstet bestäms av de knippen av aktinfilament som bildas i borstcellen under puppstadiet. En analys av borstcellerna hos twinfilinmutanten avslöjade en ökad produktion av aktinfilament jämfört med borstcellerna i normala puppor. Detta i sin tur leder till att knippena av aktinfilament inte har en normal struktur. Proteinet twinfilin kunde lokaliseras till de ställen i borstcellen där man vet att aktinfilament bildas. Liksom i jäst- och däggdjursceller har alltså även bananflugans twinfilin till uppgift att begränsa mängden aktinfilament som bildas.

Manipulering av α-aktinin i odlade däggdjursceller har visat att α-aktinin har en funktion i många olika cellbiologiska processer. Däremot har analyser av bananflugor som muterats till att sakna α-aktinin i alla celler visat att endast muskelfibrer är absolut beroende av α-aktinin för att fungera normalt. I denna avhandling beskrivs en ny typ av mutation i genen för α-aktinin, vilken endast påverkar det α-aktinin som produceras i andra än muskelceller. Denna mutation har som resultat att de flesta celltyper, bl.a. könscellerna i flugans ovarier, saknar α-aktinin. Däremot fortsätter vissa andra typer av celler att producera α-aktinin, t.ex. ovariernas follikelceller. Produktionen av α-aktinin regleras alltså på olika sätt i olika typer av celler.

α-Aktininets funktion i ovariernas follikelceller undersöktes närmare. När den intracellulära lokaliseringen av α-aktinin i dessa celler analyserades, kunde man konstatera att en tidigare oupptäckt omorganisering av cellernas cytoskelett ägde rum under äggutvecklingens slutskede. Denna omorganisering av cytoskelettet visade sig vara beroende av funktionellt α-aktinin, eftersom cytoskelettet i follikelceller som helt saknade α-aktinin inte genomgick en normal omorganisering. Trots detta kunde follikelcellerna slutföra sin uppgift som normalt, vilken är att producera ett fungerade äggskal. Detta arbete är det första som visar att bananflugans α-aktinin har en funktion även i andra celler än muskelceller.

Publikations titel sida

This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

© University of Helsinki 2006

Last updated 07.04.2006

Yhteystiedot, Contact information E-thesis Helsingin yliopisto, University of Helsinki