Die Rolle von gap junctions waehrend der Entwicklung und Umformung des Pilzkörpers

• Antragsteller: Professor Dr. Oren Schuldiner
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsneurobiologie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 365082554

Der Umbau neuronaler Strukturen ist eine konservierte Strategie zur funktionellen Anpassung neuronaler Schaltkreise, jedoch sind die zugrunde liegenden Mechanismen erst unvollständig verstanden. Der Pilzkörper der Taufliege Drosophila durchläuft während der Metamorphose einen solchen Umbau. In einem stereotypen und wohlkoordinierten Prozess ziehen sich ab dem Ende des Larvenstadiums die dendritischen und axonalen Verzweigungen der γ-Kenyon-Zell (γ-KC) zunächst zurück, gefolgt von einem Neuauswachsen zur Etablierung des adulten Schaltkreises. Die zeitlich fein aufgelöste Änderung des Transkriptionsprofiles der γ-KCs, die wir kürzlich aufgedeckt haben, hat insbesondere eine hochdynamische Expression von Gap Junction-Untereinheiten (Innexine) ans Licht gebracht. Trotz ihrer gut verstandenen Rolle für die elektrische Kopplung von Zellen ist die Funktion der Gap Junctions während der Entwicklung allerdings bisher kaum verstanden. Vorläufige Daten unseres Labor lassen uns vermuten, dass zwei dieser Innexine in den γ-KCs für den Rückzug ihrer Axone erforderlich sind. Dies bietet die Chance, im Rahmen dieses Projektes anhand des Pilzkörper erstmals genau zu verstehen, wie Gap Junctions den Umbau des Gehirns beeinflussen. Wir werden neue Strategien anwenden, um die dynamische, elektrisch gekoppelte Konnektivität der γ-KCs während der Entwicklung zu kartieren. Darüber hinaus werden wir Methoden und Ressourcen entwickeln, um die Innexin-Lokalisation in subzellulärer Auflösung zu verfolgen. Schließlich werden wir die Auswirkungen der Beeinträchtigung der Innexinfunktion in nicht-γ-Zellen sowohl auf die elektrische Konnektivität als auch auf den Rückzug der axonalen γ-KC Verzweigungen testen. Zusammengenommen sollten unsere Ergebnisse die Rolle der Gap Junctions während des Umbaus des Pilzörpers aufdecken und damit unser Verständnis der räumlich-zeitlichen Regulation und möglichen Synchronisation des Umbaus axonaler Verzweigungen fördern. Die von uns vorgeschlagenen Experimente, neuen Methoden und Ressourcen haben das Potenzial, ein umfassendes dynamisches elektrisches Konnektivitätsdiagramm abzubilden, - etwas, das bisher noch in keinem anderen experimentellen System erreicht wurde und das für das Gesamtverständnis und die Modellierung der Funktion des Pilzkörpers al seiner paradimatischen Gehirnstruktur entscheidend ist.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2705: Entschlüsselung eines Gehirn-Schaltkreises: Struktur, Plastizität und Verhaltensfunktion des Pilzkörpers von Drosophila
• Internationaler Bezug: Israel