Hedgehog-Signalweg

Der Hedgehog-Signalweg ist ein Signaltransduktionsweg, durch den Zellen auf äußere Signale reagieren können. Der Signalweg ist nach seinem Liganden "Hedgehog" (Hh) benannt, ein Signalprotein das als lokales Morphogen eine wichtige Funktion bei der Embryonalentwicklung von Tieren einnimmt und in der Evolutionsgeschichte sehr früh auftrat. Eine Fehlfunktion in diesem Signalweg ist bei Embryonen tödlich und kann bei Erwachsenen zu Krebs führen. In Wirbeltieren sind zurzeit drei Hedgehog-Proteine bekannt (sonic hedgehog, indian hedgehog und desert hedgehog).

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Funktionsweise

Der Hedgehog-Signalweg basiert auf der Proteolyse und wird aktiviert, wenn das Hedgehog Protein an den Rezeptor Patched bindet. Dadurch leitet ein weiteres membranständiges Protein, Smoothened, ein Signal ins Zellinnere weiter, welches die Degradation des regulatorischen Proteins Ci (Cubitus interruptus) verhindert. Dieses wird ohne Einwirken von Hedgehog in einem größeren Proteinkomplex - bestehend aus dem Protein Costal, der Serin-Threonin Kinase Fused sowie dem Hemmer von Fused - abgebaut. Wenn nun Hedgehog aktiv ist und ein Signal weiterleitet, so kann das Protein Ci nicht mehr abgebaut werden, diffundiert in den Zellkern und reguliert dort die Genexpression.

Vorkommen

  Hedgehog-ähnliche Gene und 2 Homologe zu Patched wurden bereits in dem Nematoden C. elegans gefunden ^{[1] [2]} und es wurde gezeigt, dass diese Gene wie bei andere Tieren eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von C. elegans spielen^[1].

Bei Insekten kontrolliert der Hedgehog Signalweg den korrekten Ablauf der Segmentierung und Flügelbildung. Bei Wirbeltieren dagegen induziert er die rechts-links Symmetrie und ist für die korrekte Bildung von Gliedmaßenanlagen verantwortlich.

Entdeckung

Das Gen, das bei der Fruchtfliegen Drosophila melanogaster für Hedgehog kodiert, war unter den ersten als wichtig für die Entwicklung beschriebenen Genen. Es wurde von den Forschern Christiane Nüsslein-Volhard und Eric F. Wieschaus erstmals beschrieben (beide bekamen 1995 einen Nobelpreis „für ihre grundlegenden Erkenntnisse über die genetische Kontrolle der frühen Embryoentwicklung“^[3]), wobei sie durch einen genetischen Screen verschiedene Mutationen entdeckten, welche die Embryonalentwicklung von Drosophila beeinflusst. ^[4] Der Name Hedgehog (engl. Igel) rührt denn auch von dem "igelartigen" Erscheinungsbild von Fliegenlarven her, welche eine Mutation in dem Gen für Hedgehog trugen.

Quellen

1. ↑ ^{a b} Zugasti O, Rajan J and Kuwabara PE (2005) "The function and expansion of the Patched- and Hedgehog-related homologs in C. elegans" in Genome Research Volume 15, pages 1402-1410. PMID 16204193
2. ↑ Novatchkova M, Wildpaner M, Schweizer F and Eisenhaber F (2005) "PhyloDome--visualization of taxonomic distributions of domains occurring in eukaryote protein sequence sets" in Nucleic Acids Research Volume 33(Web Server issue):W121-5.PMID 15980439
3. ↑ 1995 Nobel Prize for discovery of the genetic control of early embryonic development
4. ↑ Nusslein-Volhard C and Wieschaus E (1980) "Mutations affecting segment number and polarity in Drosophila" in Nature Volume 287, pages 795-801. PMID 6776413

Siehe auch

• Signaltransduktion
• Enzym-gekoppelter Rezeptor

Literatur

• B. Alberts et al: Molecular Biology of the Cell. 2002.