Zur Kurzanzeige

Genome-wide RNAi screening reveals glial phosphoethanolamine ceramide is critical for axonal ensheathment

dc.contributor.advisorSimons, Mikael Prof. Dr.de
dc.contributor.authorGhosh, Aniketde
dc.date.accessioned2013-01-14T15:06:54Zde
dc.date.available2013-05-15T22:50:04Zde
dc.date.issued2012-11-07de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-000D-EF82-Ade
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-1459
dc.description.abstractGlia spielen eine wichtige Rolle in vielen Prozessen während der Entwicklung des Nervensystems, sowohl bei Wirbeltieren als auch bei Wirbellosen. Eine der entscheidenden Funktionen von Gliazellen ist die Isolierung von Axonen, und ihnen Überlebenssignale zu liefern. Diese Isolation ermöglicht eine schnelle Weiterleitung von Nervenimpulsen. Ziel dieses Projekts war es, neue Glia-spezifische Funktionen zu identifizierem, die mit Veränderungen der axonalen Morphologie einhergehen. In dieser Studie haben wir dafür zunächst ein Drosophila-Modell charakterisiert, um glia-spezifische Funktionen im reifen Nervensystem zu studieren. Zuerst untersuchten wir die Folge eines akuten Verlustes von Glia auf neuronales Überleben. Hierbei wurde das UAS- GAL4-System in Kombination mit GAL80ts, einen temperaturempfindlichen Suppressor von GAL4, verwendet, um Gliazellen ausschließlich im adulten Nervensystem zu eliminieren. Ablation von Gliazellen im reifen Nervensystems von Drosophila induzierte neuronalen Zelltod und hatte einen dramatischen Einfluss auf das Überleben und die Beweglichkeit der Fliegen. Dieses Ergebnis unterstreicht die zentrale Rolle von Gliazellen bei der Aufrechterhaltung des normalen, physiologischen Milieus im Nervensystem. Dieses Modell wurde weiter genutzt, um Gene zu finden, die zur Glia-spezifischen Funktion im reifen Nervensystem beitragen. Daher führten wir einen Genom-weiten RNAi-Screen durch, in dem wir eine Teilbibliothek der menschlichen Homologen im erwachsenen Drosophila Modell verwendeten. Jede shRNA wurde speziell in den reifen Gliazellen exprimiert und Letalität oder reduzierte Bewegungsaktivität von erwachsenen Fliegen ermittelt. Interessanterweise sind in unserem ersten Trefferliste überwiegend Stoffwechselwege vertreten. Als nächstes führten wir eine systematische bioinformatische Analyse und sekundäre Assays durch und zeigten, dass Sphingolipide in Gliazellen entscheidend für das Umhüllen der Axone sind. Darüber hinaus stellten wir fest, dass das Sphingolipid Phosphoethanolamin-Ceramid (PE-Ceramid) für einen Subtyp von Glia, die wraping glia, erforderlich ist, um Axone zu umhüllen und so axonalen Integrität zu bewahren. Der Verlust von PE-Ceramid in wrapping glia stört vermutlich die gliale Differenzierung oder Axon-Glia-Interaktion, wodurch Fehler beim Umwickeln auftreten. Eine Umlagerung des Zytoskeletts in Glia, was notwendig für den Isolierungsvorgang ist, könnte durch den Verlust von PE-Ceramid ebenfalls betroffen sein. Zusätzlich zeigten wir, dass der Verlust von zwei Elongasen für sehr-langkettigen Fettsäuren, CG 18609 und baldspot , in Glia zu verkürzter Lebensfähigkeit führt, und dass beide Elongasen im Gehirn exprimiert werden. Morphologische Assays zeigten, dass der Verlust von baldspot in Glia zu veränderter Morphologie der Zellen führt und die Umhüllung des Axons beeinträchtigt. Das Drosophila-Protein baldspot ist ein Homolog des Säugetierproteins Elovl6, welches kurze, einfach-ungesättigten und gesättigten Fettsäureketten synthetisiert. Daher ist es wahrscheinlich, dass PE-Ceramid mit kurzen Fettsäurekette von entscheidender Bedeutung für axonale Umhüllung durch Glia ist. Außerdem können diese Sphingolipide Einfluss auf die Integrität oder Durchlässigkeit der verschiedenen physiologischen Barriere in der Haut oder dem Nervensystem haben.de
dc.format.mimetypeapplication/pdfde
dc.language.isoengde
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/de
dc.titleGenome-wide RNAi screening reveals glial phosphoethanolamine ceramide is critical for axonal ensheathmentde
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedEin Genom-weiter RNAi-Screen zeigt, dass Phosphoethanolamin-Ceramid in Glia wichtig für das Umhüllen von Axonen istde
dc.contributor.refereeSimons, Mikael Prof. Dr.de
dc.date.examination2012-07-26de
dc.subject.dnb570 Biowissenschaften, Biologiede
dc.subject.gokWF 200 Molekularbiologiede
dc.subject.gokWJD 100 Genede
dc.subject.gokWXG 900 Nervensystem und Sinnesorganede
dc.description.abstractengGlia play a major role in many processes during the development of the nervous system both in vertebrates and in invertebrates. One of the crucial functions of glia is the insulation of axons to provide them with trophic support. This insulation renders electrical isolation to allow faster conduction of nerve impulses. This project aimed to identify novel glia-specific functions that alter axonal morphology. In this study, we first characterized a Drosophila model to study glial specific functions in the mature nervous system. At first, we investigated the consequence of acute loss of glia on neuronal survival and for that UAS-GAL4 system in combination with GAL80ts, a temperature-sensitive suppressor of GAL4, was used to eliminate glia exclusively in the adult nervous system. Ablation of glia in the mature nervous system of Drosophila induced neuronal cell death and had a dramatic impact on survival and motor performance of the flies. This result underscores the pivotal role of glia in maintaining the normal physiological milieu in the nervous system. This model was further exploited to identify genes contributing glia-specific function in the mature nervous system. Hence, we performed a genome-wide RNAi screen with a sublibrary of human homologs in the adult Drosophila model that we characterized. Each shRNA was specifically expressed in the mature glial cells and lethality or reduced locomotor activity of adult flies were scored. Interestingly, metabolic pathways are predominantly represented in our primary hit list. Next, a systematic bioinformatic analysis followed by secondary assays unveils that glial sphingolipids are critical for axonal ensheathment. Furthermore, we have determined that a specific sphingolipid phosphoethanolamine-ceramide (PE-ceramide) is required for a subtype of glia namely wrapping glia in order to maintain axonal enwrapping to preserve axonal integrity and electrical insulation. The loss of PE-ceramide in wrapping glia is likely to interfere with glial differentiation or axon-glia interaction and therefore, errors in ensheathment processes occurs. Rearrangement of cytoskeleton in glia, that are necessary for insulation process might also be affected upon loss of PE-ceramide. In parallel, we report that the loss of two very long chain fatty acid elongases CG 18609 and baldspot in glia shows reduced viability and they are expressed in the brain. Morphological assay revealed that the loss of baldspot in glia altered glial morphology and subsequent axonal wrapping. baldspot is a homolog of mammalian Elovl6 that synthesizes short monounsaturated and saturated fatty acyl chain. Therefore, it is likely that PEceramide with short fatty acyl chain is critical for axonal ensheathment by glia. Moreover, these sphingolipids may influence the integrity or permeability of different physiological barrier present in the skin or nervous system.de
dc.contributor.coRefereeJäckle, Herbert Prof. Dr.de
dc.contributor.thirdRefereeEimer, Stefan Prof. Dr.de
dc.subject.topicBiology (incl. Psychology)de
dc.subject.gerGliazellende
dc.subject.gerSphingolipidede
dc.subject.gerRNAide
dc.subject.ger<i>Drosophila</i>de
dc.subject.engGliade
dc.subject.engSphingolipidde
dc.subject.engRNAide
dc.subject.eng<i>Drosophila</i>de
dc.subject.bk42 Biologiede
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-webdoc-3784-4de
dc.identifier.purlwebdoc-3784de
dc.affiliation.instituteBiologische Fakultätde
dc.description.embargoed2013-05-15de
dc.identifier.ppn470273216de


Dateien

Thumbnail

Das Dokument erscheint in:

Zur Kurzanzeige