Fyn kinase targets in oligodendroglial physiology and myelination

In the central nervous system (CNS), oligodendrocytes form the multilamellar and compacted myelin sheath by spirally wrapping around defined axons with their specialised plasma membrane. Myelin is crucial for the rapid saltatory conduction of nerve impulses and for the preservation of axonal integrity. The absence of the major myelin component Myelin Basic Protein (MBP) results in an almost complete failure to form compact myelin in the CNS. The mRNA of MBP is sorted to cytoplasmic RNA granules and transported to the distal processes of oligodendrocytes in a translationally silent state. A main mediator of MBP mRNA localisation is the trans-acting factor heterogeneous nuclear ribonucleoprotein (hnRNP) A2 which binds to the cis-acting A2 response element (A2RE) in the 3’UTR of MBP mRNA. A signalling cascade had been identified that triggers local translation of MBP at the axon-glial contact site, involving the neuronal cell adhesion molecule (CAM) L1, the oligodendroglial plasma membrane-tethered Fyn kinase and Fyn-dependent phosphorylation of hnRNP A2. This model was confirmed here, showing that L1 stimulates Fyn-dependent phosphorylation of hnRNP A2 and a remodelling of A2-dependent RNA granule structures. Furthermore, the RNA helicase DDX5 was confirmed here acting together with hnRNP A2 in cytoplasmic RNA granules and is possibly involved in MBP mRNA granule dynamics.rnLack of non-receptor tyrosine kinase Fyn activity leads to reduced levels of MBP and hypomyelination in the forebrain. The multiadaptor protein p130Cas and the RNA-binding protein hnRNP F were verified here as additional targets of Fyn in oligodendrocytes. The findings point at roles of p130Cas in the regulation of Fyn-dependent process outgrowth and signalling cascades ensuring cell survival. HnRNP F was identified here as a novel constituent of oligodendroglial cytoplasmic RNA granules containing hnRNP A2 and MBP mRNA. Moreover, it was found that hnRNP F plays a role in the post-transcriptional regulation of MBP mRNA and that defined levels of hnRNP F are required to facilitate efficient synthesis of MBP. HnRNP F appears to be directly phosphorylated by Fyn kinase what presumably contributes to the initiation of translation of MBP mRNA at the plasma membrane.rnFyn kinase signalling thus affects many aspects of oligodendroglial physiology contributing to myelination. Post-transcriptional control of the synthesis of the essential myelin protein MBP by Fyn targets is particularly important. Deregulation of these Fyn-dependent pathways could thus negatively influence disorders involving the white matter of the nervous system.rnrnIm zentralen Nervensystem (ZNS) bilden Oligodendrozyten die mehrschichtige und kompaktierte Myelinscheide, indem sie bestimmte Axone mit spezialisierten Abschnitten ihrer Zytoplasmamembran spiralförmig umwickeln. Das Myelin ist für die schnelle, saltatorische Leitung von Nervenimpulsen und den Erhalt der axonalen Integrität von entscheidender Bedeutung. Das Fehlen des Myelin Basischen Proteins (MBP), eines der Hauptbestandteile des Myelins, führt zu beinahe vollständigem Verlust des kompakten Myelins im ZNS. Die mRNA von MBP wird in zytoplasmatische RNA Granulen sortiert und in diesen, in translationell inaktivem Zustand, bis zu den äußeren Fortsätzen der Oligodendrozyten transportiert. Eine der für diese Lokalisation der mRNA von MBP wichtigsten Komponenten ist der trans-agierende Faktor heterogenes nukleäres Ribonukleoprotein (hnRNP) A2, der an die cis-agierende A2 Erkennungssequenz in der 3’UTR der MBP mRNA bindet. Es wurde eine Signalkaskade entdeckt, die das neuronale Zelladhäsionsmolekül L1, die oligodendrogliale, an die Plasmamembran gebundene Fyn Kinase und die von Fyn abhängige Phosphorylierung von hnRNP A2 einschließt und die lokale Translation von MBP an der Axon-Glia Kontaktstelle initiiert. Dieses Modell wurde hier bestätigt. Es wurde gezeigt, dass L1 die von Fyn abhängige Phosphorylierung von hnRNP A2 und strukturelle Veränderungen in von A2 abhängigen RNA Granulen stimuliert. Des weiteren wurde der Verdacht bestätigt, dass die RNA Helikase DDX5 mit hnRNP A2 in zytoplasmatischen RNA Granulen interagiert und möglicherweise eine Rolle in MBP mRNA Granulen spielt.rnVerlust der nicht-Rezeptor Tyrosin Kinase Fyn führt zu reduzierten Mengen an MBP und zu Hypomyelinisierung im Vorderhirn. Das Multiadapterprotein p130Cas und das RNA-bindende Protein hnRNP F wurden in dieser Arbeit als weitere Substrate von Fyn in Oligodendrozyten verifiziert. Die Befunde deuten auf Funktionen von p130Cas in der Regulation des von Fyn abhängigen Fortsatzwachstums und in Signalkaskaden, die das Zellüberleben steuern, hin. HnRNP F wurde hier als neuer Bestandteil oligodendroglialer, zytoplasmatischer RNA Granulen, die hnRNP A2 und MBP mRNA enthalten, identifiziert. Darüber hinaus wurde herausgefunden, dass hnRNP F eine Rolle bei der posttranskriptionellen Regulation von MBP mRNA spielt und dass definierte Mengen an hnRNP F notwendig sind, um eine effiziente Synthese von MBP zu ermöglichen. HnRNP F scheint direkt von Fyn phosphoryliert zu werden, was wahrscheinlich zur Initiation der Translation von MBP mRNA an der Zytoplasmamembran beiträgt.rnDie Fyn Kinase beeinflusst somit viele Aspekte der Physiologie von Oligodendrozyten und trägt damit zur Myelinisierung bei. Die posttranskriptionelle Kontrolle der Synthese des essenziellen Myelinproteins MBP durch Fyn-Substrate ist hier besonders zu erwähnen. Eine Deregulation dieser Fyn-abhängigen Signalwege könnte somit negative Auswirkungen auf krankhafte Veränderungen der weißen Substanz des Nervensystems haben.r