Auswirkung veränderter Dopamin Signalübertragung auf die Verschaltung des Serotoninergen Systems in Drosophila

• Antragsteller: Dr. Thomas Riemensperger
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen ; Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 432219264

Neuronen zeichnen sich im Allgemeinen durch Eigenschaften, wie elektrische Erregbarkeit oder synaptische interneuronale Kommunikation aus. Die spezifische Identität einer jeden Einheit eines neuronalen Netzwerkes wird maßgeblich durch intrinsische, zelluläre Programme und sequenzielle Mechanismen während der Entwicklung determiniert. Darüber hinaus kann eine transiente Überexpression von Transkriptionsfaktoren zu einer von Zellteilung unabhängigen "Umprogrammierung" von Neuronen führen. Dies erlaubt die Frage, ob die neuronale Identität unabhängig von der Gehirnentwicklung modifiziert werden kann, und ob eine solche Umprogrammierung in Folge von Veränderungen des neuronalen Netzwerkes, wie zum Beispiel bei Neurodegeneration, auftreten kann, um den Verlust von Interaktionspartnern innerhalb des degenerierenden Netzwerks zu kompensieren.Die Parkinson’sche Krankheit, zum Beispiel, zeichnet sich durch einen progressiven Verlust der dopaminergen Neurone der Substantia nigra aus, welche zu starken Beeinträchtigungen der Kontrolle des Bewegungsapparates führt. Darüber hinaus konnte Rattengezeigt werden, dass eine Depletion dopaminerger Neurone mittels 6-hydroxy Dopamin zu einer verstärkten Innervation serotoninerger Neurone im Striatum führt. Unsere Arbeitsgruppe konnte in Versuchen an Drosophila gezeigt werden, dass Veränderungen in der Dopaminsynthese Modifikationen des serotoninergen Systems zur Folge hat. Darüber hinaus konnten beobachteten wir, dass in Tyrosin-hydroxylase mutierten Fliegen, welche kein Dopamin im zentralen Nervensystem produzieren können, eine kleine Gruppe von Dopamin produzierenden Neuronen eine verstärkte Serotonin Immunreaktivität aufweist. Diese Beobachtung erlaubt es darüber zu spekulieren, dass die neuronale Identität nicht ausschließlich durch intrinsische Mechanismen während der Entwicklung determiniert wird, sondern auch von umgebenden Signalen aus der direkten zellulären Umgebung der Zelle im vollentwickelten Gehirn beeinflusst werden kann. Das hier vorgeschlagene Projekt zielt darauf ab mit Hilfe einer Kombination aus immunhistochemischen Methoden, Optophysiologie und Thermogenetik sowie Einzelzelltranskriptomanalysen die zellulären Mechanismen zu untersuchen, die dieser beobachteten Modifikation der dopaminergen Zellen zu Grunde liegen. Ziel dieses Projekts ist es, die kompensatorischen Mechanismen und Eigenschaften eines degenerierenden Systems zu verstehen und somit neue Impulse für weiterführende Forschungsansätze zu neuro-degenerativen Krankheiten zu setzen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen