Characterization of olfactory receptor gene expression in the olfactory epithelium of larval Xenopus laevis

Abstract

Von Fischen bis zu Primaten besteht die größte Multigenfamilie der G-Protein-gekoppelten Rezeptoren aus olfaktorischen Rezeptoren. Diese sind die Detektoren tausender Duftstoffmoleküle. Da sie wesentliche Elemente für die Duftstofferkennung sind, wurde verstärkt daran gearbeitet, wie olfaktorische Rezeptorneurone olfaktorische Rezeptorgene exprimieren und wie die Duftstoffinformation durch die Rezeptorproteine kodiert wird. Heutzutage wird angenommen, dass jedes olfaktorische Rezeptorneuron nur ein einziges Rezeptorgen exprimiert und dass jeder Duftstoffrezeptor durch mehrere Stimuli aktiviert werden kann. Demzufolge liegt ein bestimmter kombinatorischer Code der Duftstoffdetektion zu Grunde, mit Hilfe dessen die periphere Kodierung von Odorantienstimuli im olfaktorischen System erklärt werden kann. Allerdings zweifeln einige kürzlich erschienene Studien dieses Modell an, besonders mit Bezug auf die Ein-Rezeptor Ein-Neuron Hypothese. Die vorliegende Dissertation verfolgt deshalb das Ziel diese Diskrepanz zu untersuchen. Um die Frage zu beantworten, ob ein einzelner oder mehrere Typen von olfaktorischen Rezeptoren in individuellen olfaktorischen Neuronen von Xenopus Larven exprimiert werden, wurde ein Protokoll für eine Einzelzell-RT-PCR Analyse entwickelt. Die gewonnenen Daten legen die Schlussfolgerung nahe, dass, zumindest während der Entwicklungsphase von Xenopus, einige olfaktorische Rezeptorneuronen existieren, die mehrere olfaktorische Rezeptorgene gleichzeitig exprimieren. Zusätzlich zu diesem Expressions-Assay wurden Liganden-Sensitivitäten von olfaktorischen Rezeptoren charakterisiert. Um retroperspektiv Rezeptoren zu identifizieren, die einen bestimmten Geruchsstoff erkennen, wurde ein Assay entwickelt, welcher Ca2+ imaging und Einzelzell-RT-PCR miteinander kombiniert. Dabei wurden exprimierten Transkripte der olfaktorischen Rezeptorgene von denjenigen olfaktorischen Neuronen amplifiziert, die Odorantien-vermittelte Antworten a uf bestimmte Aminosäuren aufwiesen. Durch diese funktionale Verfahrensweise wurde ein Kandidatenrezeptor gefunden, der sensitiv für die Aminosäurestimuli sein könnte.