34.3.4.7 Wachstumskegel können sich auch chemotaktisch orientieren

Neben der Kontaktführung spielt auch Chemotaxis eine Rolle bei der Navigation von Axonen. Netrine sind bifunktionelle sezernierte Proteine, die sowohl die Rolle des Attraktanten wie des Repellenten übernehmen können. Die diese extrazellulären Stoffgradienten wahrnehmenden Rezeptoren in den Wachstumskegeln entscheiden selbst, wie das Signal zu interpretieren ist.

Ein Netrin von C.elegans mit etwa 50%iger Sequenzähnlichkeit zu denjenigen bei Wirbeltieren wird von dem unc-6-Gen codiert. Deletionsmutationen von unc-6 blockieren sowohl ventral wie dorsal gerichtetes Wachstum. Es gibt jedoch spezifische Punktmutationen, die entweder die nach dorsal wandernde oder die nach ventral wandernde Zellpopulation betreffen. Dieser Befund spricht zunächst dafür, daß im UNC-6-Protein verschiedene, unabhängig funktionierende Domänen betroffen sind, was die Existenz verschiedener Rezeptoren für das UNC-6-Protein nahelegt. Die nach dorsal und ventral wandernden Axone sollten sich zudem in der Expression dieser Rezeptoren unterscheiden.

Zu Hilfe kamen zwei weitere Mutationen in anderen Genen. unc-5 blockiert das Axonwachstum nach dorsal, nicht aber dasjenige nach ventral; während unc-40 genau den entgegengesetzten Effekt hat.

Beide Gene codieren für Transmembranproteine und kommen als Netrin-Rezeptoren in Frage. Dementsprechend führt die Fehlexpression von unc-5 in Motoneuronen, deren Axone normalerweise nicht nach dorsal wachsen, dazu, daß die Axone eben diese Richtung einschlagen. Dieser Effekt ist von einem intakten unc-6-Gen abhängig. In unc-6-Nullmutanten hat die Fehlexpression von unc-5 keinen Effekt (Abb. 34-53).

Die Doppelrolle von Netrinen hat sich in Wirbeltieren experimentell bestätigt. Netrin-1 wird im Rückenmark von Zellen der Ventralplatte sezerniert. Kommisurale Fasern bewegen sich in diesem Gradienten von dorsal zur ventralen Mittellinie, während trochleare Motoneurone in Gegenrichtung wachsen.

Bei allen Tierarten ist die Grundstruktur der Netrine erhalten. Sie haben etwa eine Länge von 600 AS. Die N-terminalen ~450 AS zeigen Ähnlichkeit zum N-Terminus der B2-Untereinheit von Laminin. Die C-terminalen 150 AS sind zwischen C.elegans und Wirbeltieren besonders hoch konserviert.

Interessant ist nicht nur die Konservierung der Netrin-Struktur, sondern auch ihre Lokalisation entlang von Strukturen der Mittellinie in allen untersuchten Tierstämmen.