Analyse der Ret-Rezeptor-Funktion bei der Dendriten-Entwicklung in Drosophila

• Antragsteller: Professor Dr. Peter Soba
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsneurobiologie ; Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 397556468

Ret (Rearranged during transfection), eine konservierte Rezeptortyrosinkinase, spielt eine wichtige Rolle bei Entwicklung und Erhaltung des Nervensystems, jedoch sind die Funktion und Signalwege, welche für die Nervensystementwicklung in vivo benötigt werden, bislang unvollständig untersucht. Wir konnten zeigen, dass Ret eine wichtige Rolle in der Dendritenentwicklung von sensorischen Neuronen in Drosophila Larven spielt und sowohl für das Wachstum, als auch die Stabilität und Adhäsion der Dendriten benötigt wird. Das periphäre Nervensystem (PNS) von Drosophila dient dabei als exzellentes in vivo Modell für die Untersuchung von molekularen Mechanismen der Dendriten-Entwicklung, da die Neuronen der in vivo Mikroskopie zugänglich sind und ihre Morphologie sehr reproduzierbar ist. Die sensorischen Dendriten dieser Neurone wachsen dabei in einer zweidimensionalen Umgebung zwischen dem larvalen Körperwand-Epithel und der extrazellulären Matrix. Die komplexesten Klasse IV da (C4da) Neuronen innervieren dabei die gesamte Körperwand der Larve ohne Überlapp und benötigen Ret für die vollständige Entwicklung ihrer sensorischen Felder. Ret bildet dabei mit Integrinen einen Komplex, welcher für die Dendriten-Adhäsion an die extrazelluläre Matrix. zusammen mit Rac1 zur Signalweiterleitung benötigt wird. Jedoch sind bislang die molekularen Signale, welche für Ret-Funktion bei Dendriten-Wachstum und -Stabilität von C4da Neuronen benötigt werden, noch unbekannt. Mit Hilfe von weiterführenden Analysen von Kandidaten-Genen und eine genomweiten Studie von Ret-defizienten C4da Neuronen haben wir einen neuen potentiellen Ret-Liganden und mehrere intrazelluläre Adapterproteine identifiziert, welche Ret Funktion mit dem TGFß Signalweg in Zusammenhang bringen. Daher untersuchen wir die Hypothese, ob Drosophila Ret ein TGFß ähnlicher Rezeptor ist, welcher das Dendritenwachstum von C4da Neuronen in Abhängigkeit dieser neuen Interaktoren reguliert. Wir werden hierfür die neuen Interaktionspartner von Ret mittels genetischer, zellulärer und biochemischer Methoden analysieren. Zunächst werden wir für den neuen Ret Liganden mittels CRSPR/Cas9 vermittelter Mutagenese sowohl Ligand-defiziente und markierte Linien generieren. Dadurch können wir die Funktion und Expression des Ret-Liganden während der Entwicklung präzise untersuchen. Zudem werden wir den Zusammenhang zwischen Ret und dem TGFß- oder Rezeptortyrosinkinase- Signalweg in vivo und in vitro durch Ligand-Rezeptor-Interaktion und Signalweganalysen untersuchen. Des Weiteren werden wir die Rolle der identifizierten Adapterproteine in der Ret-abhängigen Dendritenentwicklung von C4da Neuronen untersuchen, um weiteren Einblick in den molekularen und zellulären Signalweg zu bekommen. Zusammenfassend werden unsere Studien Einblick in einen neuartigen Signalmechanismus des Ret Rezeptors in der Dendritenentwicklung geben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen