Verschaltung circadianer Schrittmacherneuronen im Gehirn von Drosophila melanogaster und Mechanismen des Transports und der Sekretion des Neuropeptids "Pigment dispersing Factor" (PDF)
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ziel der geplanten Untersuchungen war, die Rolle des Neuropeptids PDF und der verschiedenen PDF-Neuronen im circadianen System von D. melanogaster aufzuklären. Dazu gehörte auch die Vernetzung der PDF-Neuronen mit den andern Uhr-Neuronen. Das Uhrnetzwerk besteht aus ca. 150 Neuronen im lateralen und dorsalen Gehirn der Fliege, wobei nur jeweils 8 Neuronen PDF exprimieren (4 mit großen Somata und 4 mit kleinen Somata). Die PDF-Neuronen scheinen mit den meisten anderen Uhr-Neuronen vernetzt zu ) sein, und wir fanden, dass das Neuropeptid PDF innerhalb dieses Netzwerks eine weit wichtigere Rolle spielt als bisher angenommen. PDF wirkt nicht nur als wichtiges Ausgangs- und Kopplungssignal der inneren Uhr, sondern auch im Lichteingangsweg. Im Lichteingangs- und Kopplungsweg spielen die großen PDF-Neuronen die ausschlaggebende Rolle. Konzentrationsabhängig beschleunigt oder verlangsamt PDF die molekularen PER-Oszillationen in anderen Uhrneuronen. Auf diese Weise kann die Innere Uhr plastisch auf Veränderungen der Umwelt reagieren. Dies ist insbesondere bei der Anpassung der Aktivität an unterschiedliche Photoperioden wichtig. So konnten wir zeigen, dass Pdf Mutanten nicht mehr in der Lage sind, ihre Aktivität normal an Kurz- und Langtage anzupassen. In internationaler Zusammenarbeit konnten wir neben PDF noch weitere Neuropeptide im Uhrnetzwerk identifizieren. Dazu gehört das Neuropeptid F (Homolog des Säugerpeptids Neuropeptid Y) und das lonen-Transporter-Peptid (ITP). Beide Peptide werden in 2 Lateralen Uhr-Neuronen exprimiert, die nach unseren Untersuchungen neben den PDF-Neuronen sehr wichtig für die Aktivitätsrhythmik der Fliege sind. Erste Arbeiten zeigen, dass das Uhrwerk nur in 4 Lateralen Neuronen funktionieren muss, unter denen diese beiden sind, um eine fast normale Aktivitätsrhythmik in schwachem Dauerlicht , hervorzurufen. Für die Aktivitätsrhythmik im Dauerdunkel sind dagegen die PDF-Neuronen essentiell.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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