Einfluss von Flotillinen auf die Expression von desmosomalen Adhäsionsproteinen in Keratinozyten

Abstract

Desmosomen kommen als wichtige Strukturen der Zell-Zell-Adhäsion vermehrt in Geweben mit hoher mechanischer Belastung vor. Die desmosomale Adhäsion benachbarter Zellen erfolgt über membranständige desmosomale Cadherine. Intrazellulär werden die Cadherine durch Proteine der Armadillo Proteinfamilie (Plakophilin (PKP) und γ-Catenin (PG)) an Desmoplakin geknüpft, welches wiederum die Verbindung zum Zytoskelett herstellt. Postuliert wird die Existenz zweier Pools an desmosomalen Cadherinen (desmosomaler Pool: fest in Desmosomen verankerte Cadherine; extradesmosomaler Pool: nicht in Desmosomen fest integrierte Cadherine), wodurch eine schnelle Anpassung der Desmosomen möglich wird. Der Abbau desmosomaler Cadherine ist nur unvollständig geklärt. Man geht davon aus, dass der extradesmosomale Pool schneller endozytiert und entweder lysosomal abgebaut oder recycelt wird. Flotilline (Flot-1, Flot 2) sind zelltyp- und differenzierungsspezifisch an der zytoplasmatischen Seite der Plasmamembran in Mikrodomänen oder in Lysosomen, Endosomen, Phagosomen und Exosomen lokalisiert. Die Proteine sind an Transport- und Sortierungsprozessen, Signaltransduktionswegen, der Zellproliferation, der Regulation des Zytoskeletts und an der Endozytose beteiligt. Eine Ko-Lokalisation von Flotillinen und Adhäsionsmolekülen in Membranrafts und Zellkontakt-Strukturen macht eine Interaktion dieser Proteine wahrscheinlich. In verschiedenen Zellen führt eine Flot-1/Flot-2-Depletion zu einer Konzentrationsabnahme desmosomaler Proteine sowie zu einer Störung der Struktur und Anordnung der Adhärenzverbindung und somit der Zellkontakte. Zielsetzung Ziel dieser Studie war die Analyse des Einflusses der Flotilline auf desmosomale Cadherine. Dabei stand die Fragestellung im Vordergrund, inwieweit und über welche molekularen Mechanismen Flotilline den Abbauweg desmosomaler Cadherine beeinflussen. Ergebnisse Flotillin-Knockdown Zellen zeigten im Vergleich zu Kontrollzellen eine diffuse Verteilung und Lokalisation von Dsg2 und Dsg3 an der Plasmamembran. Zudem akkumulierten Dsg2 und Dsg3 stärker im Zytoplasma. Das Fehlen von Flotillinen verminderte das Proteinlevel von Dsg3 signifikant. Dagegen traten keine signifikanten Veränderungen bei den Proteinniveaus von Dsg 1, 2 und PG auf. Nach Hemmung des lysosomalen Abbauwegs kam es zu einer signifikanten Erhöhung der Dsg2 und Dsg3 Proteinlevel in den Flotillin-Knockdown-Zellen, was auf einen erhöhten Abbau dieser Proteine beim Fehlen von Flotillinen hindeutet. In Flot-1-/Flot-2-Knockdown-Zellen zeigten Immunfluoreszenz-Doppelfärbungen eine Ko-Lokalisation lysosomaler Strukturen mit Dsg3 im Zytoplasma. Eine derartige Kolokalisation konnte für Dsg2 und Lysosomen nicht detektiert werden. Schlussfolgerung Eine Flotillin-Depletion führt zu einer Destabilisierung desmosomaler Cadherine an der Plasmamembran von HaCaT-Keratinozyten. Der Einfluss der Flotilline auf die Proteinniveaus verschiedener desmosomaler Adhäsionsproeine ist unterschiedlich. Dsg3 wird beim Fehlen der Flotilline verstärkt lysosomal degradiert, während Dsg2 zwar destabilisiert, aber nur zu einem geringen Anteil lysosomal abgebaut wird. Man geht hier von anderen Abbaumechanismen aus, die nicht den lysosomalen Weg entsprechen wie bei Dsg3.