Occludin-defiziente embryonale Stammzellen können sich zu polarisierten Epithelzellen mit Tight Junctions differenzieren

Occludin ist das einzige bekannte integrale Membranprotein der Tight Junctions (TJs) und wird jetzt als direkt beteiligt an den Barrier- und Zaunfunktionen der TJs angesehen. Occludin-defiziente embryonale Stammzellen (ES-Zellen) wurden durch gezielte Störung beider Allele des Occludin-Gens erzeugt. Als diese Zellen einer Suspensionkultur unterzogen wurden, aggregierten sie, um einfache und dann zystische embryonale Körper (EBs) zu bilden, mit demselben Zeitverlauf wie die EB-Bildung aus Wildtyp-ES-Zellen. Immunfluoreszenzmikroskopie und Ultrathin-Schnitt-Elektronenmikroskopie zeigten, dass sich polarisierte Epithelzellen (ähnlich dem viszeralen Endoderm) differenzierten, um EBs nicht nur von Wildtyp-, sondern auch von occludin-defizienten ES-Zellen abzugrenzen. Gefrierbruchanalysen zeigten keine signifikanten Unterschiede in Anzahl oder Morphologie der TJ-Stränge zwischen Wildtyp- und occludin-defizienten Epithelzellen. Darüber hinaus war Zonula occludens (ZO)-1, ein TJ-assoziiertes peripheres Membranprotein, weiterhin ausschließlich an TJ in occludin-defizienten Epithelzellen konzentriert. In gutem Einklang mit diesen morphologischen Beobachtungen fungierten TJ in occludin-defizienten Epithelzellen als primäre Barriere für die Diffusion eines Niedermolekularmasstracers durch den parazellulären Weg. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass es noch nicht identifizierte integrale Membranproteine der TJs gibt, die Strangstrukturen bilden, ZO-1 rekrutieren und ohne Occludin als Barriere fungieren können.