Aufbau und regulation neuronaler Connexin 36 Gap junctions

• Antragsteller: Dr. Stephan Tetenborg
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 458153629

Neurone kommunizieren mit Hilfe spezialisierter Zellkontakte, so genannter Synapsen, welche sich in zwei funktionelle Typen einteilen lassen: chemische und elektrische Synapsen. Chemische Synapsen verwenden zur Signalübertragung Neurotransmitter während elektrische Synapsen Signale durch interzelluläre Kanäle in Form von Ionenströmen weiterleiten. Durch intensive Forschung haben wir ein sehr detailliertes Verständnis davon entwickelt, wie chemische Synapsen aufgebaut sind und hinsichtlich ihrer Plastizität reguliert werden. Diverse Studien konnten zeigen, dass elektrischen Synapsen ähnliche Prinzipien zu Grunde liegen, allerdings fehlt eine genauere Vorstellung der Proteinkomplexe, die für diese Mechanismen verantwortlich sind. Elektrische Synapsen werden durch Gap junctions gebildet. Hierbei handelt es sich um Cluster interzellulärer Kanäle, die aus bestimmten Membranproteinen, den Connexinen bestehen. Neben anderen Isoformen werden elektrische Synapsen im Nervensystem hauptsächlich durch Connexin 36 (Cx36) gebildet, weshalb diese Variante im Englischen auch als “major neuronal connexin“ bezeichnet wird. In diesem Projekt möchte ich genauer verstehen, wie elektrische Synapsen reguliert werden. Hierbei werde ich mich auf drei Teilprojekte konzentrieren, in denen verschiedene Aspekte von Cx36 untersucht werden.Nr. 1: Im Rahmen eines ersten Projekts möchte ich das Interaktom elektrischer Synapsen mit Hilfe eines neuen Cx36-BioID Konstrukts näher charakterisieren. Ich möchte diese Technik in retinalen Neuronen anwenden, um Proteine zu identifizieren, die mit Cx36 in der Netzhaut assoziiert sind. Hiefür werde Ich das entsprechende Konstrukt durch intravitreale AAV Injektionen in der Netzhaut zur Expression bringen, wodurch Interaktionspartner, die im Komplex mit Cx36 vorliegen, biotinyliert und anschließend isoliert werden können.Nr. 2: Ca2+/Calmodulin abhängige Proteinkinase II (CaMKII) wurde in diversen Studien als ein wichtiger Regulator von Cx36 beschrieben, der in der Lage ist, die elektrische Koppelung von Neuronen aktivitätsbedingt zu verstärken. Ein wesentliches Kriterium für diese Funktion scheint die spezifische Lokalisierung der Kinase zu sein. Für glutamaterge Synapsen konnte gezeigt werden, dass es verschiedene Mechanismen gibt, die CaMKII in die Nähe von Glutamaterezeporten positionieren. In diesem Projekt möchte ich genau diesen Aspekt für elektrische Synapsen untersuchen und verstehen, wie CaMKII an die Gap junction rekrutiert werden kann.Nr. 3: Die C-terminalen vier Aminosäuren von Cx36 bilden eine sogenannte PDZ-Interaktionsdomäne. Dieses Motiv vermittelt Interaktionen mit PDZ-Domänen, kleinen globulären Strukturen, die in Gerüstproteinen vorzufinden und für die Assemblierung von Proteinkomplexen verantwortlich sind. Die PDZ-Interaktionsdomäne von Cx36 spielt eine wesentliche Rolle für die Formation elektrischer Synapsen. Als Teil dieses Projekts möchte Ich genauer verstehen, wie diese Domäne den Transport von Cx36 steuert.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor John O' Brien, Ph.D.