Synaptic Targeting of Neurotransmitter Receptors is Regulated by Neurobeachin
Neurobeachin Reguliert Synaptischer Transport von Neurotransmitter Rezeptoren
von Ramya Nair
Datum der mündl. Prüfung:2011-05-02
Erschienen:2011-11-14
Betreuer:Prof. Dr. Nils Brose
Gutachter:Prof. Dr. Nils Brose
Gutachter:Dr. Tobias Moser
Gutachter:Prof. Dr. Erwin Neher
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Format:PDF
Description:Dissertation
Zusammenfassung
Englisch
In neuronal network, information is transferred mainly via chemical synapses. Typically, a neuron receives thousands of inputs, which are transmitted by the activation of a large number of receptors present at postsynapses. Therefore, the functional integrity of synapses is tightly dependent on the localization and function of postsynaptic receptors. The receptor transport, anchoring, and turnover at postsynaptic sites all contribute to synaptic strength and are controlled by multiple trafficking, sorting, motor, and scaffolding proteins. In this study, Neurobeachin (Nbea), a neuron specific BEACH domain protein, was identified as a novel essential regulator of the trafficking of neurotransmitter receptors to postsynapses. The deletion of Nbea leads to a reduction in GABAergic and glutamatergic synaptic transmission due to reduced surface expression of GABAA and glutamate receptors. AMPA- type glutamate receptors are trapped in the endoplasmic reticulum and the Golgi apparatus of the Nbea KO neurons, and kainate, NMDA, and GABAA receptors do not reach the synapses in Nbea KO neurons. However, the total expression levels of pre- and postsynaptic proteins, the maturation and surface expression of membrane proteins, as well as presynaptic function and synapse formation are unperturbed upon Nbea loss. Thus, under resting conditions Nbea organizes the synaptic delivery of neurotransmitter receptors directly from the endoplasmic reticulum to synapses and thereby exerts a major influence on synaptic transmission.
Keywords: Synapse; Autapse; Neurotransmitter Receptors; Neurobeachin
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Informationen in neuronalen Netzwerken werden hauptsächlich durch chemische Synapsen vermittelt. In der Regel erhält eine Nervenzelle tausende von ankommenden Signalen von anderen Neuronen. Durch die Aktivierung einer großen Anzahl von Rezeptormolekülen in der postsynaptischen Membran werden diese Signale auf die nächste Nervenzelle übertragen. Die funktionelle Integrität von Synapsen ist daher eng an die Lokalisation und Funktion von postsynaptischen Rezeptoren gekoppelt. Der Transport, die Verankerung und der Umsatz von Rezeptorproteinen in der postsynaptischen Membran tragen zur Stärke der synaptischen Verbindung bei. Dies wird durch eine Vielzahl von Proteinen kontrolliert, die verantwortlich sind für den Transport und die Sortierung von anderen Proteinen, aber auch von Motor- und Gerüstproteinen. Die vorliegende Studie identifiziert Neurobeachin (Nbea), ein nervzellspezifisches BEACH -Domän Protein, als ein neuartiges und grundlegendes Regulationsprotein für den Transport von Neurotransmitterrezeptoren zu der postsynaptischen Membran. Der Verlust von Nbea führt zu einer reduzierten Oberflächenexpression von GABA-A und Glutamate Rezeptoren und somit zu einer Reduktion der GABAergen und Glutamatergen Informationsübertragung zwischen Neuronen. In Nervenzellen, in denen Nbea ausgeschaltet wurde, werden AMAP-Rezeptoren im endoplasmatischen Retikulum und im Golgi-Apparat zurückgehalten. Kainate, NMDA und GABA-A Rezeptoren erreichen die postsynaptische Membran ebenfalls nicht. Allerdings ist sowohl die Gesamtexpression von prä- und postsynaptischen Proteinen, deren Reifung, die Oberflächenexpression von weiteren Membranproteinen, also auch die präsynaptische Funktionalität und die Bildung von Synapsen im Allgemeinen nicht gestört, wenn Nbea ausgeschaltet wurde. Unter Ruhebedingungen reguliert Nbea somit die Bereitstellung und den Transport von Neurotransmitterrezeptoren direkt vom endoplasmatischen Retikulum zur synaptischen Membran. Somit übt Nbea einen großen Einfluss auf die synaptische Informationsübertragung aus.
Schlagwörter: Synapse; Autapse; Neurotransmitter Rezeptoren; Neurobeachin