Molecular mechanisms of activity dependent synapse stabilization mediated by CPG15
Final Report Abstract
Die korrekte Verknüpfung kortikaler Netzwerke ist grundlegend für die Verarbeitung sensorischer Reize und ihre Umsetzung in eine adäquate motorische Antwort. Dabei ist es die Plastizität dieser neuronalen Verbindungen, die lebenslang deren Umbau und damit die Adaption an sich verändernde äußere Umstände ermöglicht. Bis heute sind die molekularen Mechanismen der selektiven Stabilisierung aktiver synaptischer Verbindungen, die als Grundlage dieser fortdauernden Plastizität angesehen wird, weitgehend ungeklärt. In dieser Forschungsarbeit haben wir uns mit der Rolle von dem aktivitätsregulierten Gen Cpg15 in der selektiven Stabilisierung aktiver Synapsen beschäftigt. Vorversuche hatten gezeigt das CPG15 mit AMPA Rezeptoren an erregenden Synapsen interagiert. Wir konnten diese Interaktion in-vitro reproduzieren, jedoch nicht die genaue Bindestelle der beiden Proteine identifizieren. Diese Ergebnisse könnten als Grundlage für weiter Studien genutzt werden, da wir uns aber über die Spezifität der Ergebnisse nicht sicher sind, sollen sie jedoch erst mit einer alternativen Technik verifiziert werden. Weitere molekular biologische Untersuchungen die ich im Rahmen dieses Projekts durchgeführt habe, haben zu keinen neuen Erkenntnissen geführt. In in-vivo 2-photonen Mikroskopie Versuchen wurde festgestellt, dass in Pyramidenzellen des visuellen Kortex von Cpg15 KO Mäusen über einen Zeitraum von 2 Wochen weniger dendritischer Dornfortsätze zurückgebildet werden und auch weniger neu entstehen. In weiterführenden Experiment konnte ich zeigen, dass dieser Effekt durch Überexpression von CPG15 wieder aufgehoben werden kann. In genetisch unveränderten Mäusen konnte dieselbe Verminderung in der Dynamik von dendritischen Dornfortsätze festgestellt werden, wenn die Stimulation neuronaler Netzwerke durch visuelle Sinneseindrücke durch die Haltung in kompletter Dunkelheit vermieden wurde. Auch dieser Effekt kann durch die Überexpression von CPG15 während der Haltung in Dunkelheit aufgehoben werden. Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass CPG15 maßgeblich an der aktivitätsabhängigen Neuverschaltung neuronaler Netzwerke beteiligt ist. Diese Experimente sollen in naher Zukunft als Teil einer größeren Studie von Dr. Jaichandar Subramanian (ehemaliges Mitglied des Gastgeber Labors) veröffentlich werden.
