Synaptic physiology of the developing <i>Drosophila</i> neuromuscular junction

Abstract

Während der Entwicklung von sowohl vertebraten, wie auch invertebraten Nervensystemen, ist eine bedeutende Zunahme der Zahl der Synapsen und eine konstante strukturelle und funktionelle Veränderung schon etablierter synaptischer Verbindungen zu verzeichnen. Spezielle Formen solcher synaptischer Modifikationen werden allgemein als essenzielle Bestandteile von Lernprozessen erachtet, und die Stabilisierung dieser Modifikationen erscheint wichtig für die Konsolidierung erlangter Information, in anderen Worten, für das Gedächtnis. In diesem Zusammenhang ist es unklar, wie ein Neuron ein Entwicklungssignal oder ein aktivitätsabhängiges Signal in eine moderate, jedoch physiologisch relevante funktionelle oder strukturelle Veränderung der synaptischen Verbindung übersetzt.Während der Entwicklung des neuromuskulären Systems von Drosophila melanogaster tritt eine hohe Rate an strukturellen und funktionellen Modulierungen der glutamatergen synaptischen Verbindungen auf. Die hier beschriebenen Arbeiten nutzen dieses Merkmal, um Fälle zu untersuchen, in denen die Funktion von Poteinen gestört wird, welche bei der synaptischen Aktivität eine Rolle spielen. Insbesondere wurden elektrophysiologische Analysen durchgeführt, um zu beurteilen, wie die synaptische Physiologie auf solche Manipulationen reagiert. Auf diese Weise konnten die Rollen ausgewählter Proteine für die synaptische Leistung hergeleitet werden, was zu unserem Verständnis des Systems beiträgt.Die beschriebenen Resultate wurden durch Fallstudien über Proteine erlangt, die an prä-, post- und perisynaptischer Funktion teilhaben. (1) Das neu entdeckte Protein Bruchpilot ist von essentieller Bedeutung sowohl für die strukturelle, als auch für die funktionelle Integrität von aktiven Zonen. Indem Bruchpilot die Nähe von Kalziumkanälen zu Vesikeln herstellt, bewirkt es die effiziente Freisetzung von Neurotransmittern und ermöglicht spezifische synaptische Plastizitätsmuster. (2) Die funktionellen Eigenschaften und die unterschiedlichen Effekte der ionotropen Glutamatrezeptor-Untereinheiten GluRIIA und IIB auf synaptische Wirksamkeit werden beschrieben. (3) Schließlich wird das neue perisynaptische Protein Basigin vorgestellt. Basigin trägt zu der Integrität des präsynaptischen Aktinzytoskeletts und der Präzision synchronisierter Freisetzung von Neurotransmittern bei. Die Ergebnisse der Untersuchung veranschaulichen die Beteiligung dieser Proteine an grundlegender synaptischer Leistung. Darüber hinaus implizieren sie den Gebrauch der funktionalen Pfade dieser Proteine, welche die Vorraussetzung für die Umsetzung struktureller und funktioneller synaptischer Entwicklung und Plastizität schaffen.