Untersuchung der Funktion von Piccolino an der Photorezeptor-Bandsynapse

• Antragsteller: Professor Dr. Johann Helmut Brandstätter, seit 8/2018
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 290790462

Piccolo ist das größte Cytomatrix-Protein an der aktiven Zone chemischer Synapsen. Untersuchungen zur Funktion von Piccolo an konventionellen chemischen Synapsen sprechen für seine Rolle bei der Rekrutierung und Integration von Exo- und Endocytose-relevanten Proteinen, der dynamischen Assemblierung von präsynaptischem F-Actin sowie in der Proteostase präsynaptischer Moleküle. Über die Funktion von Piccolo an sensorischen Bandsynapsen, die sich durch eine hohe und kontinuierliche Freisetzungsrate synaptischer Vesikel auszeichnen und im Auge und Ohr zu finden sind, ist bislang noch sehr wenig bekannt. Erst kürzlich identifizierten wir eine Bandsynapsen-spezifische Spleißvariante von Piccolo, die wir Piccolino nannten, da ihr ein Großteil des C-Terminus von Piccolo fehlt. Daraus resultiert der Verlust einer Reihe von Interaktionen, die für Piccolo an konventionellen chemischen Synapsen beschrieben sind. Wir gehen deshalb davon aus, dass Piccolino an sensorischen Bandsynapsen andere Funktionen ausübt als Piccolo an konventionellen chemischen Synapsen. Ein viral induzierter in vivo knockdown von Piccolino in Photorezeptoren führte zu ultrastrukturellen Veränderungen des präsynaptischen Bandes und zu einer reduzierten Anzahl an mit dem synaptischen Band verbunden Vesikel. Darüber hinaus zeigten erste Ableitungen von Elektroretinogrammen an einer Piccolo/Piccolino knockout Ratte eine gestörte Photorezeptor-synaptische Übertragung. Die C-terminale Verkürzung bei Piccolino scheint eine Anpassung an die funktionellen Bedürfnisse von sensorischen Bandsynapsen darzustellen, der genaue Beitrag von Piccolino zur Struktur und Funktion der Bandsynapse ist aber noch ungeklärt. Ausgehend von unseren bisherigen Ergebnissen und Vorarbeiten möchten wir deshalb mithilfe der Piccolo/Piccolino knockout Ratte folgende zwei Hypothesen zur Rolle von Piccolino an der Bandsynapse untersuchen: (1) Piccolino ist ein essentielles Gerüstprotein für den strukturellen Aufbau, den Erhalt und die Funktion des synaptischen Bandes, und (2) Piccolino spielt eine wichtige Rolle bei der Rekrutierung von synaptischen Vesikeln an das synaptische Band, und ist somit wichtig für den kontinuierlichen Vesikel-Nachschub zur Freisetzung an der Photorezeptor-Bandsynapse. Mit diesen Untersuchungen hoffen wir einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der strukturellen Organisation und Funktion sensorischer Bandsynapsen zu leisten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemalige Antragstellerin: Privatdozentin Dr. Hanna Regus-Leidig, bis 8/2018