Zur Kurzanzeige

The Role of Phosphoinositides in the Interaction of Myelin Basic Protein with the Oligodendroglial Cell Membrane

dc.contributor.advisorNave, Klaus-Armin Prof. Dr.de
dc.contributor.authorNawaz, Schanilade
dc.date.accessioned2010-02-09T06:53:46Zde
dc.date.accessioned2013-01-18T14:28:15Zde
dc.date.available2013-01-30T23:50:19Zde
dc.date.issued2010-02-09de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B50B-4de
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-3288
dc.description.abstractDas bisher einzig bekannte Protein das für die Entstehung von Myelin essenziell ist, ist das Myelin Basische Protein (MBP). Mutante Mäuse, die kein MBP exprimieren können, sind nicht in der Lage funktionelles Myelin herzustellen und die wenigen Membran-Lamellen die um die Axone formiert werden sind nicht kompaktiert. Die Assoziierung von MBP als positiv geladenes Protein mit den negativ geladenen Membranen ist daher entscheidend für die Myelinisierung, doch der Mechanismus mit dem MBP mit der Myelin Membran interagiert ist bisher noch ungeklärt. In dieser Studie stelle ich dar, dass das Lipid Phosphoinositol (4,5)-bisphosphat (PIP2) eine wichtige Rolle für die dauerhafte Assoziierung von MBP an die zelluläre Membran spielt. Diese Assoziierung wird aufgehoben, wenn PIP2-Level spezifisch reduziert werden durch die Überexpression von Phosphoinositol-5 Phosphatase (Synaptojanin 1), das selektiv PIP2 hydrolysiert. Die Assoziierung geht auch durch erhöhte intrazelluläre Ca2+ Level verloren. Zudem führt die experimentelle Reduzierung von Ladungen an der intrazellulären Membran-Oberfläche (durch PIP2 Dephosphorylierung) zur Dissoziation von MBP von der Plasma Membran, da MBP mit Membranen elektrostatisch interagiert. Die hier gezeigten Experimente weisen darauf hin, dass eine mögliche PIP2-Bindestelle von MBP innerhalb des exon-1 kodierten Bereichs liegt. Die Relevanz von dieser Protein-Lipid Interaktion wurde dadurch gezeigt, indem der Corpus Callosum von Mäusen mit Hilfe der Elektronenmikroskopie analysiert wurde, nachdem die Membran Oberflächenladung in akuten Gehirn-Schnitten verringert wurde. Es wurde gezeigt, dass die Hydrolyse von PIP2 zum Verlust der Myelin Kompaktierung führt. Ein verwandtes Phosphoinositol das bei der Entstehung des Myelins eine Rolle spielt ist das Signal-Lipid Phosphoinositol (3,4,5)-trisphosphat (PIP3). PIP3 und einige weitere Polarisierungsfaktoren wurden in sowohl immoratalisierten als auch in primären Oligodendrozyten an den Spitzen der wachsenden Fortsätzen entdeckt. Zusammengefasst weisen die hier gezeigten Experimente darauf hin, dass PIP2 und PIP3 eine wichtige Rolle bei der Assoziierung von MBP an die Plasma Membran und der Polarisierung von Oligodendrozyten spielt. Diese Assoziierung könnte zu der Formierung von Lipid Clustern führen, die als Plattform für die Signaltransduktion zur Polarisierung von Oligodendrozyten durch das PIP3 Signal dienen. Diese Ergebnisse zeigen eine neue Beziehung zwischen Phosphoinositol Metabolismus und MBP Funktion in Oligodendrozyten auf.de
dc.format.mimetypeapplication/pdfde
dc.language.isoengde
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/de
dc.titleThe Role of Phosphoinositides in the Interaction of Myelin Basic Protein with the Oligodendroglial Cell Membranede
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedDie Rolle von Phosphoinositolen für die Interaction von Myelin Basisches Protein mit der Oliglodendrozyten-Zellmembrande
dc.contributor.refereeNave, Klaus-Armin Prof. Dr.de
dc.date.examination2009-01-09de
dc.subject.dnb570 Biowissenschaftende
dc.subject.dnbBiologiede
dc.description.abstractengThe only protein known to be essential for myelin formation and compaction in the central nervous system is myelin basic protein (MBP). Oligodendrocytes in mutant mice that lack MBP-expression are unable to deposit a functional myelin sheath and the few lamellae formed around axons are not compacted. The association of MBP as a positively-charged protein with negatively charged membranes is therefore crucial for myelination, but the mechanisms by which MBP associates with the myelin membrane remains elusive. In this study, I demonstrate that the signaling lipid phosphatidylinositol (4,5)-bisphosphate (PIP2) is important for the stable association of MBP with cellular membranes. This association is lost upon specific reduction of PIP2 levels following the overexpression of a phosphoinositide-5-phosphatase (Synaptojanin 1) that selectively hydrolyzes PIP2. The association is also lost through elevated intracellular Ca2+up levels. Moreover, since MBP interacts with the membranes electrostatically, the experimental decrease of membrane charges at the intracellular membrane surface (through PIP2 dephosphorylation) was shown to cause the dissociation of MBP from the plasma membrane. Experiments presented here further implicate that one putative PIP2 binding domain of MBP lies within the exon-1 encoded region. The relevance of this protein-lipid interaction was demonstrated for the corpus callosum of mice, analyzed by electron microscopy after decreasing membrane surface charges in acute brain slices. Here, PIP2 hydrolysis led to the loss of myelin compaction. A related phosphoinositide that might play a role in myelin formation is the signaling lipid phosphatidylinositol(3,4,5)-trisphosphate (PIP3). PIP3 and some downstream polarizing factors were found to be accumulated at the tips of growing cellular processes in both immortalized and primary oligodendrocytes. Taken together, the results presented here demonstrate that PIP2 and PIP3 play an important role in MBP association to the plasma membrane and oligodendroglial polarity. This association might induce the formation of lipid clusters, which could serve as a signalling platform for polarization of oligodendrocytes through PIP3 signalling. These findings provide a novel link between phosphoinositol metabolism and MBP function in oligodendrocytes in development and disease.de
dc.contributor.coRefereeJahn, Reinhard Prof. Dr.de
dc.contributor.thirdRefereeBrose, Nils Prof. Dr.de
dc.subject.topicMolecular Biology & Neurosciences Programde
dc.subject.gerMyelinde
dc.subject.gerLipidede
dc.subject.gerSignalwegede
dc.subject.engMyelinde
dc.subject.engLipidsde
dc.subject.engsignallingde
dc.subject.bk42.00de
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-webdoc-2374-1de
dc.identifier.purlwebdoc-2374de
dc.affiliation.instituteGöttinger Graduiertenschule für Neurowissenschaften und molekulare Biowissenschaften (GGNB)de
dc.subject.gokfullWHC 100: Zellmembranende
dc.subject.gokfullZelloberflächede
dc.subject.gokfullZellwandde
dc.subject.gokfullintrazelluläre Membranen {Cytologie}de
dc.identifier.ppn63202528Xde


Dateien

Thumbnail

Das Dokument erscheint in:

Zur Kurzanzeige