Charakterisierung der Komplexität der V2 Neuronen im Rückenmark

• Antragsteller: Dr. Sepand Rastegar, Ph.D., seit 7/2021
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsneurobiologie ; Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 449817277

Das Rückenmark mit seinem im Vergleich zum Gehirn doch eher einfachen Informationsprozessierungsaufgaben ist ein hervorragendes Modell, um die Entwicklung aber auch die Funktion von neuronalen System zu verstehen. In zunehmenden Maße wird festgestellt, dass die strukturelle und funktionelle Komplextät dieser spinalen Systeme weitaus höher ist als bisher angenommen. So deuten neuere Daten daraufhin, dass manche der neuronalen Gruppen entlang der dorsoventralen Achse des Rückenmarks, die während der Embryogenese mit Hilfe eines kombinatorischen Kodes aus verschieden exprimierten Transkriptionsfaktoren etabliert worden sind, noch weiter in Untergruppen differenziert werden. In der V2 Domäne des Rückenmarks der Maus, zum Beispiel, gibt es mindestens vier verschiedene Subtypen an Interneuronen. Im Embryo des Zebrabärblings, der sich für solche Studien anbietet, wurden ebenfalls mehrere V2 Neurontypen gefunden. Hauptsächlich aufgrund der Markergen-Expression wurden zwei dieser V2 Interneurone als Homologe der V2a und V2b Neurone identifiziert, wodurch die Konservierung der Struktur des Rückenmarks von Fischen und Mäusen ausgedeutet wird. Wir haben vor kurzem V2s Interneurone in der V2 Domäne des Rückenmark des Zebrabärblings entdeckt. Diese Untergruppe von V2 Neuronen exprimiert die HMG-Box Faktoren Sox1a und b. In vorläufigen Studien dieser Neurone haben wir festgestellt, dass nicht alle V2s Interneurone die gleichen Expressionsmuster haben. Das könnte darauf hindeuten, dass es noch weitere neuronale V2s Subtypen gibt. Weiterhin ist bisher sehr wenig über die Funktion von V2s Neuronen bekannt. Sie könnten homologe der V2c Neurone der Maus sein. Jedoch sind bisher diese Neurone in der Maus auch nur sehr wenig untersucht worden.Das übergeordnete Ziel ist es V2s Neurone im Zebrabärbling zu charakterisieren, mit Hilfe der Einzelzellsequenzierung zu analysieren, ob es weitere Subtypen gibt und die Morphologie und Funktion der V2s Neurone mit optogenetischen Sensoren und Aktoren zu untersuchen. Wir wollen:- die Morphologie der axonalen Fortsätze und der synaptischen Verbindung der V2s Neurone beschreiben.- die transkriptionelle Diversität dieser Neurone analysieren.- Muster der Gene Expression mit Morphologie und synaptischen Verbindungen der Zellen korrelieren.- die Funktion von V2s Zellen bestimmen.Wir werden vorhandene genetische Reporter verwenden und neue konstruieren, um mit hochauflösenden quantitativen Bildgebungsverfahren sowohl die Funktion von V2s Neuronen auf zellulärer Ebene als auch auch im Kontext des motorischen Verhalten zu studieren. Wir werden dazu in multidisziplinären Ansätzen, genetische Linien als auch Technologien, die uns zur Verfügung stehen, nutzen. Das Ergebnis wird eine umfassende Betrachtung der Komplexität spinaler neuronaler Netzwerke und der Rolle von V2s Neurone sein.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr. Ravindra Peravali, Ph.D.
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr. Uwe Strähle, bis 7/2021