Comparative analysis of the functions of integrin adaptor molecules ILK and PINCH1 in the skin epithelium [Elektronische Ressource] / Katrin Lorenz-Baath

Katrin Lorenz-Baath

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• Publié par: ludwig-maximilians-universitat_munchen
• Publié le: 01 janvier 2008
• Nombre de lectures: 10
• Langue: Deutsch
• Poids de l'ouvrage: 10 Mo

Extrait

Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades
der Fakultät für Chemie und Pharmazie
der Ludwig-Maximilians-Universität München






Comparative Analysis of the Functions of
Integrin Adaptor Molecules ILK and PINCH1
in the Skin Epithelium













Katrin Lorenz-Baath
aus
Halle / Saale


2008

Erklärung

Diese Dissertation wurde im Sinne von § 13 Abs. 3 bzw. 4 der
Promotionsordnung vom 29. Januar 1998 von Prof. Dr. Reinhard Fässler
betreut.



Ehrenwörtliche Versicherung

Diese Dissertation wurde selbständig, ohne unerlaubte Hilfe erarbeitet.

München, am 12. 03. 2008




Katrin Lorenz-Baath



Dissertation eingereicht am: 13. 03. 2008


1. Gutachter Prof. Dr. Reinhard Fässler
2. Gutachter Prof. Dr. Cornelia Mauch


Mündliche Prüfung am: 09. 05. 2008
Danksagungen

Viele Menschen aus meinem wissenschaftlichen und privaten Umfeld haben
mich während der Arbeit an meiner Dissertation begleitet und verdienen
deshalb besonderen Dank. Ich möchte versuchen die Wichtigsten an dieser
Stelle zu erwähnen und allen anderen versichern, dass ich ihren Beitrag nicht
vergessen werde.

Allen voran möchte ich Herrn Prof. Reinhard Fässler danken, der mir die
Möglichkeit gegeben hat in herausragender wissenschaftlicher Umgebung zu
arbeiten. Während der letzten vier Jahre hat er mich fortwährend unterstützt,
viel gelehrt, auch gefordert und immer ein offenes Ohr gehabt. Ich habe sehr
viel in dieser Zeit lernen können.

Besonderer Dank gilt außerdem Frau Prof. Cornelia Mauch, die sich bereit
erklärt hat, meine Arbeit aus dermatologischen Gesichtspunkten zu beurteilen
und als Gutachterin zur Verfügung zu stehen.

Außerdem möchte ich Herrn Prof. Ralf Paus danken. Der rege
wissenschaftliche Austausch, seine Expertise und Fähigkeit zur Motivation
während seines Aufenthaltes am Max-Planck-Institut wird mir immer in
Erinnerung bleiben.

Frau Prof. Vollmar, Herrn Prof. Biel, Herrn Prof. Hopfner und Herrn PD Weiss
danke ich als Mitglieder meiner Prüfungskommisssion.

Für das freundschaftliche Arbeitsklima, tägliche Disskussionen und praktische
Hilfe danke ich allen Mitgliedern der Abteilung Molekulare Medizin des Max-
Planck-Instituts.

Für tatkräftige Unterstützung bedanke ich mich bei den technischen
Assistenten Herrn Michal Grzejszczyk und Frau Simone Bach.
Außerdem gilt ganz besonderer Dank meinen Eltern, die mich während
meiner gesamten Ausbildungs- und Promotionszeit nicht nur moralisch
sondern auch materiell unterstützt haben. Ohne ihre Hilfe wäre vieles nicht
möglich gewesen.

Besonders unterstützt hat mich auch mein Mann, der auch in allen Momenten
für mich da war und unser kleiner Sohn Ole, der tägliche Sonnenschein in
meinem Leben.



Die vorliegende Arbeit wurde in der Zeit von November 2003 bis März 2008 in
der Arbeitsgruppe von Herrn Prof. Dr. Fässler in der Abteilung für Molekulare
Medizin am Max-Planck-Institut für Biochemie angefertigt.




Im Verlauf dieser Arbeit wurden folgende Veröffentlichungen publiziert oder
zur Publikation vorbereitet:













Grashoff C, Thievessen I, Lorenz K, Ussar S, Fässler R, Integrin-linked
kinase: integrin’s mysterious partner. Curr Opin Cell Biol. 2004
Oct;16(5):565-71.

Lorenz K, Grashoff C, Torka R, Sakai T, Langbein L, Bloch W, Aumailley M,
Fässler R., Integrin-linked kinase is required for epidermal and hair
follicle morphogenesis. J Cell Biol. 2007 May 7;177(3):501-13.

Lorenz-Baath K, Karaköse, E, Bloch W, Fässler R., PINCH-1 works in an
ILK-dependent as well as independent manner in keratinocytes.
Manuscript in preparation
































Meinen Eltern, meinem Mann Veikko und meinem Sohn Ole

Table of Contents


Contents

Abbreviations ......................................................................................................10
Summary ............................................................................................................11
Introduction .........................................................................................................12
1. The integrin receptor family ........................................................................12
1.1. Structure of the integrins.....................................................................15
1.1.1. Integrin extracellular domains and ligand binding..........................15
1.1.2. Integrin transmembrane and cytoplasmic domains .......................17
1.2. Bidirectional regulation of integrin function and signaling....................18
1.2.1. Inside-out signaling........................................................................19
1.2.2. Integrin avidity ...............................................................................19
1.2.3. Outside-in signaling.......................................................................20
2. Integrin function in signaling and matrix adhesion ......................................21
2.1. Cytoplasmic integrin binding proteins .................................................21
2.2. Signaling via integrins .........................................................................23
2.3. Integrin-actin connections ...................................................................24
2.3.1. Anatomy and complexity of integrin adhesions .............................24
2.3.2. Actin binding via integrins..............................................................26
2.3.3. Actin regulation via integrins..........................................................27
3. ILK, PINCH and Parvin ...............................................................................29
3.1. ILK.......................................................................................................29
3.2. PINCH.................................................................................................32
3.3. ILK-PINCH-Parvin complex.................................................................34
4. Skin.............................................................................................................35
4.1. Epidermal architecture and homeostasis ............................................36
4.2. HF morphogenesis and cycling...........................................................39



- 8 - Table of Contents



4.3. The role of integrins in the epidermis and HFs....................................41
4.3.1. Integrin expression in skin epithelium............................................41
4.3.2. Analysis of integrin function in epidermal and HF biology .............42
4.3.3. β1 integrin function in epidermis and HF .......................................43
Aim of the thesis .................................................................................................46
Short summaries of publications.........................................................................47
Publication 1: Integrin-linked kinase: integrin's mysterious partner ............................................................ 47
Publication 2: Integrin-linked kinase is required for epidermal and HF morphogenesis ............................. 48
Publication 3: PINCH-1: more than ILK-partner in HF and epidermal morphogenesis............................... 49
References .........................................................................................................50


APPENDIX..........................................................................................................64

Publication 1
Integrin-linked kinase: integrin's mysterious partner

Publication 2
Integrin-linked kinase is required for epidermal and hair follicle
morphogenesis

Publication 3 in preparation
PINCH-1 works in an ILK-dependent as well as independent manner in
keratinocytes


Curriculum Vitae
- 9 - Abbreviations


Abbreviations
BM Basement membrane
DP Dermal papilla
E Embryonic day
ECM Extracellular matrix
EM Electron microscopy
EPU Epidermal proliferative unit
FA Focal adhesion
FAK Focal adhesion kinase
FC complex
GAP GTPase activating protein
GEF Guanine nucleotide exchange factors
HF Hair follicle
HM matrix
HS shaft
ILK Integrin-linked kinase
IRS Inner root sheath
K Keratin
MAPK Mitogen-activated protein kinase
ORS Outer root sheath
P Postnatal day