Elektrophysiologische Untersuchung der synaptischen Übertragung und Kurzzeitplastizität an der neuromuskulären Synapse von Drosophila melanogaster

Abstract

Die larvale neuromuskuläre Synapse von Drosophila melanogaster stellt ein gut zugängliches Modellsystem zur Untersuchung synaptischer Funktionen dar. In dieser Arbeit wurde mit Hilfe der Elektrophysiologie die Bedeutung der Glutamatrezeptoruntereinheiten GluRIIB, GluRIIE und GluRIIF, des Dystrophin- Assoziierten Glykoproteins Dystroglycan (DG) sowie der Cyclin-abhängigen Kinase 5 (CDK5) untersucht. Für Larven, die GluRIIB exprimieren, jedoch nicht GluRIIA, konnte ein im Vergleich zu Wildtyp-Larven schnellerer Abfall (verminderter decay-τ) und verminderte Amplitude evozierter postsynaptischer Ströme (eEJCs) nachgewiesen werden. Diese Ergebnisse tragen zu der Hypothese bei, dass die Kinetik und Funktion der Glutamatrezeptorkomplexe in vivo von dem Verhältnis des exprimierten GluRIIA zu GluRIIB abhängt. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass eine Fluoreszenzmarkierung des IIB-Konstruktes keine Veränderung der synaptischen Übertragung zeigte und das markierte Konstrukt sich für weitere Experimente eignet (Schmid et al. 2008). In RNAi-Konstrukten mit reduzierter Expression von GluRIIE konnte eine stark verminderte synaptische Übertragung gezeigt werden, die in Einklang mit der Beobachtung steht, dass es sich bei GluRIIE um eine essentielle Untereinheit handelt. Der bei diesen Tieren unveränderte decay-τ spricht dafür, dass GluRIIE das IIA/IIB-Verhältnis nicht verändert. RNAi-Unterdrückung des kürzlich neu entdeckten GluRIIF führt zu kleineren eEJCs, dies spricht für eine funktionelle Bedeutung dieser Untereinheit in vivo. Auch hier fand sich kein Einfluss auf das IIA/IIB-Verhältnis (unveränderter decay-τ). Mit Hilfe der Mutante dg1554 konnte ein Beitrag des Dystroglycan auf die basale Neurotransmission nachgewiesen werden. Interessanterweise war hierbei auch die präsynaptische Seite betroffen, d.h. der Verlust von Dystroglycan wird wahrscheinlich transsynaptisch wahrgenommen (Bogdanik et al. 2007). Die Untersuchung CDK5-defizienter Larven ließ keinen direkten Einfluss dieses Proteins auf die basale synaptische Übertragung bei Drosophila erkennen (Kissler et al. 2009). Dieser Befund sollte eine Eingrenzung des Pathogenitätsmechanismus der CDK5 erlauben.