Crosstalk between membrane trafficking and cell adhesion:The role of the SNARE protein TI-VAMP in neuronal morphogenesis

Alberts, Philipp (2004). Crosstalk between membrane trafficking and cell adhesion:The role of the SNARE protein TI-VAMP in neuronal morphogenesis. PhD thesis, Universität zu Köln. Open Access

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Abstract

The membrane trafficking pathway mediated by the SNARE protein Tetanus neurotoxin-Insensitive Vesicle Associated Membrane Protein (TI-VAMP) in neurons is still unknown. In this work, I show that TI-VAMP expression is necessary for neurite outgrowth in PC12 cells in culture. TI-VAMP interacts with plasma membrane and endosomal target SNAREs suggesting that TI-VAMP mediates a recycling pathway. This view is supported by the direct demonstration that TI-VAMP recycles from and to the plasma membrane. L1, a cell-cell adhesion molecule involved in axonal outgrowth, colocalizes with TI-VAMP in the developing brain, neurons in culture, and PC12 cells. Plasma membrane L1 is internalized into the TI-VAMP-containing compartment. Silencing of TI-VAMP results in reduced expression of L1 at the plasma membrane and impaired L1- but not N-Cadherin-mediated adhesion. Futhermore, the TI-VAMP-compartment is specifically recruited to L1 bead-cell junctions in an actin-dependent manner suggesting that axon guidance cues like L1-ligation act by controlling cytoskeletal and membrane dynamics in a coordinated manner. In conclusion, TI-VAMP mediates the intracellular transport of L1 and L1-mediated adhesion controls this membrane trafficking, thereby suggesting that cross-talk between membrane trafficking and cell-cell adhesion plays a central role in coordinating axonal outgrowth and pathfinding.

Item Type:

Thesis (PhD thesis)

Translated title:

Title	Language
Austausch zwischen Membranverkehr und Zelladhäsion: die Rolle des SNARE proteins TI-VAMP in neuronaler Morphogenese	German

Translated abstract:

Abstract

Language

Zusammenfassung Die Rolle des vesikulären Transports in Neuronen, welcher von dem SNARE Protein Tetanus neurotoxin-Insensitive Vesicle Associated Protein (TI-VAMP) vermittelt wird, ist unklar. In dieser Arbeit ist gezeigt, das die Expression von TI-VAMP für effizientes Auswachsen von Neuriten notwendig ist. TI-VAMP interagiert mit target SNARE Proteinen der Plasma Membran und des endosomalen Systems. Es kann gezeigt werden, das TI-VAMP-positive Vesikel mit der Plasmamembrane fusionieren. Daher kann davon ausgegangen werden kann, dass TI-VAMP den Austausch von Proteinen und Lipiden zwischen der Zelloberfläche und einem intrazellulären, endosomalen System vermittelt. Das Zell-Zell Adhesionsmolekül L1, welches eine wichtige Rolle in der Gehirnentwicklung spielt, kolokalisiert mit TI-VAMP im embryonalen Gehirn, in in vitro-kultivierten Neuronen sowie in der Zellinie PC12. L1 wird von der Plasmamembran in ein intrazelluläres, TI-VAMP-positives Membrankompartiment aufgenommen. Die Inhibierung der TI-VAMP-Expression provoziert eine verminderte Expression von L1 an der Zelloberfläche und selektive Instabilität von L1-vermittelten adhesiven Kontakten. Weiterhin rekrutieren L1-abhängige Kontakte TI-VAMP-positive Vesikel, ein Phänomen, welches von dem Aktincytoskelett abhängig ist. Diese Beobachtungen legen die Hypothese nahe, dass Signale wie zum Beispiel die Aktivierung des Adhesionsmolküls L1, welche das Navigieren von Axonen während der Gehirnentwicklung ermöglichen, die Dynamik des Cytoskeletts und von Membranverkehr in koordinierter Weise kontrollieren. Es lässt sich der Schluss ziehen, dass TI-VAMP den intrazellulären Transport von L1 vermittelt und das gleichzeitig L1-vermittelte Adhesion die Dynamik dieses Membrantransportweges kontrolliert. Der Austausch zwischen Membranverkehr und Zelladhäsion könnte von entscheidender Wichtigkeit für Phänomene wie das koordinierte Auswachsen von Axonen entlang vorbestimmter Pfade während der embryonalen Hirnentwicklung sein.

German

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