Elektrische Synapsen in den Stäbchen- und Zapfenverarbeitungswegen der Mausretina

• Antragstellerinnen: Professorin Dr. Karin Dedek; Professorin Dr. Ulrike Janssen-Bienhold
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie ; Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 270305961

Die Säugetierretina ist in der Lage, visuelle Information über einen sehr großen Intensitätsbereich (10 log) zu kodieren. Dazu haben sich zwei Photorezeptor-Typen entwickelt: Stäbchen für das Dämmerungssehen und Zapfen für das Tag- und Farbensehen. Elektrische Synapsen (Gap Junctions), die von Connexin-Proteinen (Cx) gebildet werden, spielen im sensitivsten der drei Stäbchenverarbeitungswege eine Rolle, dem primären Stäbchenweg. In diesem retinalen Verarbeitungsweg werden Signale von den Stäbchen auf Stäbchenbipolarzellen geleitet, die ihrerseits AII-Amakrinzellen kontaktieren. AII-Zellen bilden homozelluläre Gap Junctions mit anderen AII-Zellen und optimieren so das Signal/Rausch-Verhältnis. Sie senden das Stäbchensignal über glyzinerge Synapsen an OFF- und über elektrische Synapsen an ON-Zapfenbipolarzellen. Dabei wird die Gleichrichtung dieser heterozellulären Gap Junctions mit zunehmender Lichtintensität schwächer, so dass das Signal im Hellen von der ON-Zapfenbipolarzelle zur AII-Zelle fließt.Homo- und heterozelluläre Gap Junctions von AII-Zellen unterscheiden sich in ihrer Ultra-struktur und Sensitivität zu Neuromodulatoren. Allerdings ist nur teilweise verstanden, worauf diese Unterschiede basieren. Während angenommen wird, dass Gap Junctions zwischen AII-Zellen von Cx36 gebildet werden, ist die Komposition und Regulation von Gap Junctions zwischen AII-Zellen und ON-Zapfenbipolarzellen umstritten. Wir haben Hinweise darauf, dass ein weiteres Connexin in AII-Zellen exprimiert wird und vermuten, dass dieses Connexin an den heterozellulären AII-Gap-Junctions beteiligt ist. Außerdem haben wir kürzlich entdeckt, dass sich homo- und heterozelluläre Gap Junctions auch im Zusammenbau unterscheiden, wobei die dafür verantwortlichen Mechanismen noch unklar sind.In diesem Projekt wollen wir die molekulare Basis für die Unterschiede in Struktur, Zusammenbau und licht-abhängiger Modulation zwischen homo- und heterozellulären AII-Gap Junctions bestimmen.Elektrische Synapsen sind auch für die Zapfenverarbeitungswege essentiell. Zusammen mit Kollegen haben wir kürzlich entdeckt, dass ON-Bipolarzellen nicht nur zu AII-Amakrinzellen gekoppelt sind sondern auch zu einem weiteren Typ von glyzinergen Amakrinzellen mit kleinen dendritischen Feldern. Dabei ist noch völlig unbekannt, ob diese Kopplung auch lichtabhängig ist und welches Connexin beteiligt ist. Daher wollen wir in diesem Projekt die Regulation der Kopplung untersuchen und die beteiligten Connexine identifizieren.Um unsere Ziele zu erreichen, werden wir verschiedene Connexin-defiziente Mauslinien oder Mauslinien, die Connexin-EGFP-Fusionsproteine exprimieren, für Ko-Immunpräzipitationen, massenspektrometrische Untersuchungen, Kopplungsexperimente und Superresolutionsmikroskopie nutzen. Auf diese Weise wollen wir verstehen, wie retinale Neurone elektrische Synapsen mit verschiedenen synaptischen Partnern bilden und unter unterschiedlichen Lichtverhältnissen differentiell regulieren können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen