Fibrillins constitute the major backbone of multi-functional microfibrils in elastic and non-elastic extracellular matrices. Proper expression, assembly and homeostasis mechanisms are central to the formation and function of these microfibrils. These properties are often compromised in pathological situations such as Marfan syndrome and other fibrillinopathies caused by mutations in fibrillins.While the developmental expression of fibrillin-1 and -2 has been intensely studied, fibrillin-3 is much less characterized in this regard. In this thesis, we analyze the developmental expression of human fibrillin-3 and compare it to that of other fibrillin isoforms. Fibrillin-3 is widely expressed in connective tissues of many organs as well as in close proximity to basement membranes of developing epithelia and endothelia. Generally, fibrillins are expressed in the same organs with a number of differences on the tissue level suggesting that fibrillin-3 fulfills specific functions in human development, both overlapping and distinct compared to the other fibrillin isoforms.In the present work, we identify fibronectin as a novel binding ligand for all fibrillins and demonstrate the requirement of a preassembled fibronectin network for fibrillin-1 network assembly and homeostasis. We show that multimerized C-terminal halves of all fibrillins and the N-terminal half of fibrillin-1 interact with high affinity with the collagen/gelatin binding region of fibronectin as well as with some lower affinity sites outside this region. In this study, we further characterize the role of heparin/heparan sulfate in microfibril assembly and its interaction with fibrillins. We demonstrate that fibrillin-2 and -3 interact with heparin/heparan sulfate and that fibrillin multimerization increases the avidity for heparin/heparan sulfate. We also show that heparin/heparan sulfate acts as a regulator of fibrillin homo- and heterotypic interactions, which are critical for microfibril assembly. Our results refine the sequence of events leading to microfibril assembly, consolidated in a new model. / Fibrilline forme l'ossature des microfibrilles multifonctionnelles présentes dans les matrices élastiques et non-élastiques. Un bon fonctionnement des mécanismes d'expression, d'assemblé et d'homéostasie est essentiel à la formation de microfibrilles fonctionnelles. Ces mécanismes sont souvent altérés par des mutations dans les fibrillines lors de pathologies telles que le syndrome de Marfan et autres fibrillinopathies. Bien que l'expression développementale des fibrillines-1 et -2 eut été intensément étudiée, peu d'informations sur l'expression de fibrilline-3 sont connues. Dans cette thèse, nous analysons l'expression développementale de la protéine humaine fibrilline-3 et la comparons à l'expression des autres fibrillines. Fibrilline-3 est exprimée dans le tissue conjonctif de nombreux organes ainsi que proches des membranes basales épithéliales et endothéliales. Les trois fibrillines sont généralement exprimées dans les mêmes organes avec quelques différences au niveau tissulaire. Ces résultats suggèrent que fibrilline-3 ait des fonctions précises dans le développement humain, ces fonctions pouvant être identiques ou différentes des autres fibrillines.Dans cette étude, nous définissons fibronectine comme interagissant avec toutes les fibrillines et démontrons qu'un réseau préétabli de fibronectine est essentiel à la formation et l'homéostasie du réseau de fibrilline-1. Nous montrons que la moitié carboxylique multimérique de toutes les fibrillines ainsi que la moitié aminique de fibrilline-1 interagissent avec grande affinité avec la région d'interaction de collagène et gélatine de fibronectine ainsi qu'avec d'autres régions. Dans le travail présent, nous caractérisons aussi le rôle joué par héparine-sulfate d'héparane dans l'assemblé des microfibrilles ainsi que son intéraction avec les fibrillines. Nous démontrons que fibrilline-2 et -3 intéragissent avec héparine-sulfate d'héparane et que la multimerization des fibrillines augmente l'avidé pour l'héparine-sulfate d'héparane. Nous démontrons aussi que l'héparine-sulfate d'héparane agit en tant que régulateur des intéractions homo- et hétérotopiques entre fibrillines, ce qui est crucial pour l'assemblé des microfibrilles. La séquence d'évènements participant à la formation de microfibrilles est redéfinie par nos résultats et est présentée dans un nouveau modèle.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.106234 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Sabatier, Laetitia Lea |
| Contributors | Dieter Reinhardt (Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Anatomy and Cell Biology) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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