Funktionelle Charakterisierung des IAP-verwandten, Ubiquitin-konjugierenden Enzyms BRUCE in vivo durch die phänotypische Analyse eines Maus-Knockout-Modells

BRUCE (BIR repeat-containing ubiquitin-conjugating enzyme) ist ein
konserviertes, 528 kDa großes, peripheres Membranprotein des
trans-Golgi-Netzwerks und ein strukturell neuartiges
Ubiquitin-Konjugationsenzym (UBC) der Maus. Zusätzlich zu der am
C-Terminus befindlichen UBC-Domäne enthält BRUCE im N-terminalen
Bereich ein BIR (baculovirus inhibitor of apoptosis repeat)-Motiv,
die charakteristische Domäne aller BIRPs (BIR-domain containing
proteins). Die meisten dieser Proteine haben anti-apoptotische
Eigenschaften und werden deshalb in der IAP (inhibitor of apoptosis
proteins)-Familie zusammengefasst. Auch BRUCE konnte in vitro als
Inhibitor apoptotischer Prozesse beschrieben werden. Um die
Funktion von BRUCE in vivo zu untersuchen, wurde eine
BRUCE-defiziente Mauslinie etabliert und im Rahmen dieser Arbeit
phänotypisch charakterisiert. Die vollständige Inaktivierung des
BRUCE-Gens führte zu einer Verzögerung des embryonalen Wachstums
sowie zum perinatalen Tod der Knockout-Organismen. BRUCE wird in
fast allen embryonalen Geweben exprimiert, deutlich sichtbare
morphologische Veränderungen in Folge seiner Deletion traten jedoch
hauptsächlich im extra-embryonalen Gewebe der Plazenta auf. Nach
störungs-freier Initiierung der Organogenese zeigte sich mit
zunehmender Reifung der Plazenta eine Verzögerung der Ausbildung
des Labyrinthsystems sowie eine deutliche Reduktion der
Spongiotrophoblast-Schicht. Dieses Entwicklungsdefizit kann Ursache
einer stark eingeschränkten Effizienz der Nähr- und
Sauerstoffversorgung des Embryos sein und sowohl zu
Wachstumsretardierung als auch zu perinataler Letalität der
transgenen Organismen führen. Die morphologischen Veränderungen im
Gewebe wurden nicht, wie ursprünglich angenommen, durch eine
erhöhte Apoptoserate der Zellen hervorgerufen. Stattdessen konnten
in den defekten plazentalen Geweben drastische Veränderungen in
Proliferationsverhalten und Differenzierungsstatus der
Trophoblast-Zellen beobachtet werden. Die in dieser Arbeit
beschriebenen Auswirkungen des BRUCE-Verlusts auf den
Modellorganismus zeigen einerseits die essentielle Bedeutung von
BRUCE für die Entwicklung sowie den funktionellen Erhalt der
Plazenta und damit für die gesamte Embryonalentwicklung der Maus.
Andererseits geben die Ergebnisse Hinweise darauf, dass dieses
ungewöhnliche Enzym möglicherweise eine überlebensnotwendige
regulative Funktion der Inhibition Apoptose-induzierter oder
nicht-apoptotischer Caspase-Aktivität bei Proliferations- und/oder
Differenzierungs-ereignissen bestimmter Zelltypen besitzt.