Entwicklung der Endozytose in inneren Haarzellen der Cochlea

• Antragstellerin: Dr. Stephanie Eckrich
• Fachliche Zuordnung: Hals-Nasen-Ohrenheilkunde, Phoniatrie und Audiologie ; Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 327914803

Innere Haarsinneszellen (IHZ) der Säugercochlea sind in der Lage, mit hoher Sensitivität Schallstimuli über einen großen Frequenzbereich zu verarbeiten. Vor Hörbeginn durchlaufen IHZ eine Phase terminaler Differenzierung, während der sie Ca2+-vermittelte Aktionspotentiale generieren. Transmitterfreisetzung über Exozytose unterscheidet sich in vielen Faktoren zwischen unreifen und ausgereiften IHZ, wie zum Beispiel i) der Art des Auslösers (Ca2+-vermittelte Aktionspotentiale gegenüber graduierten Rezeptorpotentialen), ii) der Ca2+-Effizienz, iii) beteiligter Moleküle und iv) der Morphologie der Synapse. Während Funktion und Ausreifung der Exozytose in IHZ gut untersucht sind, sind die Mechanismen der Endozytose kaum verstanden. Erste Daten weisen jedoch darauf hin, dass die Endozytose während der Entwicklung der IHZ parallel zur Exozytose ebenfalls einen Reifungsprozess durchläuft. In diesem Projekt plane ich, die Endozytose unreifer Haarzellen im Vergleich zu ausgereiften Haarzellen zu charakterisieren. Die einzelnen Ziele sind: 1) die Charakterisierung der Kinetik und Ca2+-Abhängigkeit der Endozytose; 2) die Bestimmung molekularer Bestandteile des Endozytoseapparates; 3) die Untersuchung der Funktion endozytischer Proteine. Zur Messung der Endozytose werde ich Änderungen der Membrankapazität der IHZ mit Hilfe der Patch-Clamp-Methode erfassen. Die Bestimmung der molekularen Bestandteile des Endozytoseapparates erfolgt sowohl auf mRNA-Ebene mittels Transkriptanalyse, als auch auf Proteinebene mittels Immunfärbungen, deren Auswertung wir an Licht- und Transmissionselektronenmikroskop durchführen werden. Des weiteren werden wir die Rolle bekannter endozytischer Proteine in IHZ untersuchen, indem wir deren Funktion blocken. Den daraus resultierenden Effekt auf die Endozytose werden wir zum einen über Membrankapazitätsänderungen, zum anderen über lichtmikroskopische Erfassung der Endozytose von - mit Hilfe eines fixierbaren Membranfarbstoffes gefärbter - Plasmamembran erfassen. Das hier gewonnene Wissen ist grundlegend für das Verständnis der Ausreifung von IHZ und ihrer Fähigkeit, unermüdlich Schallinformationen an die Hörbahn weiterzuleiten. Darüber hinaus wird diese Studie als Basis für zukünftige Projekte dienen, in denen wir Mausmodelle mit Mutationen endozytischer Proteine dazu verwenden möchten, die Ursachen für genetisch bedingte Taubheit im Menschen zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen