Die Tyrosinphosphatase Shp2 agiert unterhalb der Rezeptor-Tyrosinkinase Ret in der embryonalen Nierenentwicklung

Abstract

Die Protein-Tyrosinphosphatase Shp2 ist ein zytoplasmatisches Enzym, welches unterhalb einer Reihe von Rezeptor-Tyrosinkinasen, Hormon- oder Zytokinrezeptoren als positiver Signalüberträger agiert. Ein konditionelle Shp2- Deletion wurde im Epithel des Wolff´schen Gangs und im Ureterepithel mit Hilfe der Kreuzung einer transgenen HoxB7/Cre-Mauslinie und einer Shp2fl- Mauslinie erzielt. Die entsprechenden Nachkommen besitzen rudimentäre Nieren bei der Geburt und sterben kurz darauf. Die nähere Analyse der Shp2-defizienten Nieren zeigt einen starken Verzweigungsdefekt der Ureterknospe und eine verminderte Zellteilungsrate in den Ureterknospenspitzen. Ähnlich starke Phänotypen sind bisher nur bei Mutationen von Komponenten des GDNF/Ret-Signalwegs beobachtet worden. Es wurde deshalb vermutet, dass es einen Zusammenhang zwischen Shp2 und dem Ret-Signalweg in der Nierenentwicklung gibt. Die Expressionsanalyse der Ret-Zielgene Etv4, Etv5 und Wnt11 durch In-situ- Hybridisierung ergab, dass sie in der konditionellen Shp2-Mutante herunterreguliert sind. Eine Stimulation von Shp2-mutanten Nieren in Organkultur mit GDNF ergab, dass sie eine stark herabgesetzte Sensitivität für den Wachstumsfaktor haben. Des Weiteren wurde durch die Kreuzung der konditionellen Shp2-Mutante mit einer Spry1-Null-Mauslinie deutlich, dass das Auswachsen der vielfachen Ureterknospen und die exzessive Verzweigung der Ureterknospen in der Spry1-Mutante durch Verlust von Shp2 behoben werden konnte. D.h. die Doppelmutanten waren phänotypisch gleich wie Shp2- Einfachmutanten. Somit konnte für beide Gene eine genetische Interaktion nachgewiesen werden. In dieser Arbeit wurde demnach gefunden, dass die Tyrosinphosphatase Shp2 in der Nierenentwicklung in den GDNF/Ret-Signalweg einzuordnen ist, und dass Shp2 epistatisch unterhalb von Spry1 liegt.

The tyrosine phosphatase Shp2 is a cytoplasmic enzyme, which acts as a positive signal transducer downstream of receptor tyrosine kinases, hormone and cytokine receptors. Through conditional mutagenesis in mice using a HoxB7/Cre line, Shp2 was deleted in the epithelium of the Wolffian duct and the ureteric bud. Mutant mice are born with rudimentary, displastic kidneys and die within one day. Analysis of the Shp2-deficient kidneys reveals branching defects of the ureteric bud and a low proliferation index in the ureteric bud tips. This phenotype resembles those of mutants for GDNF/Ret pathway components. The expression of the Ret target genes Etv4, Etv5 and Wnt11 is down-regulated in the conditional Shp2 mutants, and the kidneys have a reduced sensitivity for the growth factor GDNF in organ culture. These findings confirm that Shp2 functions downstream of the receptor tyrosine kinase Ret. Compound mutants of Shp2 and Spry1 were also examined. Spry1 is a feedback inhibitor of receptor tyrosine kinase signaling in the kidney, and Spry1-/- mutant mice show excessive kidney branching and multiplex kidneys. In contrast, compound Shp2; Spry1 mutants exhibit strongly reduced branching of the ureteric bud, similar to Shp2 single mutants. This suggests that Shp2 and Spry1 interact genetically in the epithelium of the Wolffian duct during ureter outgrowth and in branching, and that Shp2 is epistatically located downstream of Spry1.