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Molecular mechanisms of myelin membrane biogenesis

dc.contributor.advisorSimons, Mikael PD Dr.de
dc.contributor.authorTrajkovic, Katarinade
dc.date.accessioned2013-01-22T15:42:15Zde
dc.date.available2013-01-30T23:51:00Zde
dc.date.issued2008-03-26de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-000D-F13D-Cde
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-3427
dc.description.abstractWährend der Entwicklung des Gehirnes von Vertebraten werden Axone durch Oligodendrozyten mit Myelin, einer isolierenden Membranschicht, umhüllt. Unser Ziel ist es die zelluläre Maschinerie, die zum Aufbau dieser Membran benötigt wird, zu verstehen. Da die Entstehung der Myelinscheide von axonalen Signalen abhängig ist, analysierten wir, wie neuronale Faktoren die Produktion dieser Membran regulieren. Unter Verwendung primärer Oligodendrozyten-Kulturen und oligodendroglialer Zelllinien untersuchten wir die Regulation des intrazellulären Transports der Myelinmembran durch Neurone. In der Abwesenheit löslicher neuronaler Signale wird das Proteolipid-Protein (PLP), ein Transmembranprotein, das den größten Anteil der Proteine des Myelins ausmacht, über einem Cholesterol-abhängigen und Clathrin-unabhängigen Weg endozytiert, der das Vorhandensein eines funktionsfähigen Actin-Zytoskeletts und des kleinen G-Proteins RhoA voraussetzt. Anschließend wird PLP in späte Endosomen transportiert, in welchen es sowohl in der äußeren begrenzenden Membran als auch in intraluminalen Vesikeln zu finden ist. Das Protein liegt hierbei in distinkten Mikrodomänen getrennt vom EGF-Rezeptor, einem Marker für Degradation, vor. Wir beobachteten, dass der Transport von PLP ins Innere des späten Endosoms im Gegensatz zu dem des EGFR (Epidermal Growth Factor Receptor) vom ESCRT (Endosomal Sorting Complex Required for Transport) unabhängig ist. PLP wird im späten Endosom bis zum Eintreffen neuronaler Signale gespeichert. Erst beim Vorliegen dieser Signale verändert sich die Verteilung des Proteins entscheidend. Die Endozytose-Rate ist dann herabgesetzt und der Transport von PLP aus dem späten Endosom zur Plasmamembran wird eingeleitet. Unsere Untersuchungen zeigen, dass der Übergang von vorwiegender Endozytose zur Exozytose hin mit einer Reduktion der Aktivität einzelner kleiner GTPasen der Rho-Familie einhergeht. Wir konnten zeigen, dass lösliche neuronale Faktoren diese GTPasen in Oligodendrozyten inaktivieren, was zum vermindert Transport vo n PLP zum späten Endosom und einer erhöhten Dynamik dieser Zellorganelle führt. Weiterhin konnten wir demonstrieren, dass die Regulation des intrazellulären Transportes der Myelinmembran von der Tyrosinkinase c-src koordiniert wird. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen zeigen eine bedeutende und neuartige Funktion später Endosomen in Oligodendrozyten, die PLP unter neuronaler Regulation entweder speichern oder aber freigeben. Dieser Mechanismus erlaubt eine zeitlich abgestimmte kontrollierte Entwicklung der Myelinmembran.de
dc.format.mimetypeapplication/pdfde
dc.language.isoengde
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/de
dc.titleMolecular mechanisms of myelin membrane biogenesisde
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedMolekulare Mechanismen der Biogenese der Myelin-Membrande
dc.contributor.refereeWimmer, Ernst A. Prof. Dr.de
dc.date.examination2007-07-05de
dc.subject.dnb570 Biowissenschaften, Biologiede
dc.subject.gokWde
dc.description.abstractengDuring vertebrate brain development, axons are ensheathed by myelin, an insulating membrane generated by oligodendrocytes. Our aim is to elucidate the cellular machinery that is required for the formation of this membrane. Since the development of myelin depends on axonal cues, we analyzed how neuronal signals regulate the generation of myelin. Using primary oligodendrocytes and oligodendroglial precursor cell lines as cell culture models, we have investigated the regulation of myelin membrane trafficking in oligodendrocytes by neurons. In the absence of soluble neuronal signals, the major myelin membrane protein, the proteolipid protein (PLP), is endocytosed via a cholesterol-dependent and clathrin-independent pathway, which requires functional actin cytoskeleton and the small guanosine triphosphatase RhoA. Subsequently, PLP is targeted to late endosomes (LE), where it resides both within intraluminal vesicles (ILVs) and on the limiting membrane, and it segregates from the epidermal growth factor receptor (EGFR), a degradation marker, into distinct microdomains. We found that the sorting of PLP into the lumen of LE does not require ESCRT (endosomal sorting complex required for transport), in contrast to EGFR, which is sorted into ILVs via the ESCRT-dependent pathway. PLP is stored in LE until the arrival of neuronal signals. After receiving signals from neurons, the distribution of PLP changes dramatically. The rate of endocytosis is reduced, and the transport of PLP from LE to the plasma membrane is triggered. Our study shows that the molecular mechanisms of this switch from endocytosis to exocytosis involve a decrease of Rho GTPases activity. We found that soluble neuron-derived factors inactivate Rho in oligodendrocytes, leading to a reduced transport of PLP to LE and increased dynamics of LE. In addition, we demonstrate that the regulation of myelin membrane trafficking is coordinated by the tyrosine kinase, c-src. These findings reveal a fundamental and novel role of LE in oligodendrocytes: to store and release PLP in a regulated fashion. We propose that this mechanism ensures the proper timing and controls the growth of the myelin membrane.de
dc.contributor.coRefereeDoenecke, Detlef Prof. Dr.de
dc.contributor.thirdRefereeKappeler, Peter M. Prof. Dr.de
dc.subject.topicMathematics and Natural Sciencede
dc.subject.gerMyelinde
dc.subject.gerEndozytosede
dc.subject.gerEndosomde
dc.subject.gerMembrantransportde
dc.subject.gerRhode
dc.subject.engmyelinde
dc.subject.engendocytosisde
dc.subject.engendosomede
dc.subject.engmembrane traffickingde
dc.subject.engRhode
dc.subject.bk42de
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-webdoc-1750-4de
dc.identifier.purlwebdoc-1750de
dc.identifier.ppn59110413Xde


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