dc.contributor.advisor | Sigrist, Stephan Prof. Dr. | de |
dc.contributor.author | Schmid, Andreas | de |
dc.date.accessioned | 2012-05-16T12:08:51Z | de |
dc.date.available | 2013-01-30T23:50:42Z | de |
dc.date.issued | 2006-12-11 | de |
dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B613-8 | de |
dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-1296 | |
dc.description.abstract | Ionotropische Glutamatrezeptoren (GluRs) sind
Schlüsselelemente der Neurotransmission im zentralen
Nervensystem (ZNS). Im ZNS von Säugern trägt sowohl die
aktivitätsabhängige als auch -unabhängige Inkorporation
von GluRs in die postsynaptische Dichte (PSD)
glutamaterger Synapsen zu deren Plastizität und somit
zu Lern- und Gedächtnisprozessen bei. Ob ähnliche
Prozesse auch während der Ausbildung und Adaptation von
glutamatergen Synapsen, beispielsweise während der
Entwicklung des neuronalen Systems, stattfinden, ist
bislang unbekannt. Die neuromuskuläre Endplatte (NMJ)
von Drosophila ist ein leicht zugängliches
Modellsystem, an dem durch Kombination von effizienter
Genetik mit physiologischen, ultrastrukturellen und
histologischen Analysen zelluläre und molekulare
Mechanismen weitgreifend in
vivo untersucht werden können. Zwei
Glutamatrezeptorkomplexe, die entweder die Untereinheit
GluRIIA oder GluRIIB beinhalten, werden an der NMJ
exprimiert. Kürzlich wurde aufgezeigt, dass GluRIIA-
und GluRIIB-Komplexe die Anzahl der Synapsen und die
Transmissionsleistung der NMJ in einer antagonistischen
Weise beeinflussen. In dieser Arbeit wurde in vivo untersucht, welche Rolle GluRs
und ihre untereinheiten-spezifischen Inkorporation für
die Ausbildung und Reifung von PSDs an der sich
entwickelnden NMJ spielen.Eine drastische genetische Reduktion aller
Glutamatrezeptoren an der NMJ resultierte in einer
Inhibition der Reifung von PSDs. Proteine, die
normalerweise aus der postsynaptischen Membran
ausgeschlossen sind, residierten an diesen
unausgereiften Kompartimenten. Die initiale
postsynaptische Assemblierung blieb unbetroffen,
genauso wie die Komposition und Ultrastruktur
präsynaptischer aktiver Zonen und deren Freisetzung des
Neurotransmitters Glutamat. Erstaunlicherweise
erschienen synaptische Transmission sowie
Glutamatbindung an die Glutamatrezeptoren
vernachlässigbar für die Reifung der Synapsen zu
sein.Darauf aufbauend wurde die Dynamik von GluRIIA und
GluRIIB während der Ausbildung und Reifung von PSDs
mittels in vivo Mikroskopie
verfolgt. Dabei beschränkte sich die Inkorporation von
GluRIIA ausschließlich auf die Wachstumsphase der PSDs.
Sobald eine adäquate präsynaptische Freisetzung von
Glutamat und postynaptische Leitfähigkeit an einer
reifenden PSD erreicht war, wurde eine weitere
Inkorporation von GluRIIA blockiert, vermittelt durch
den C-Terminus der Untereinheit GluRIIA. Im Kontrast
dazu war die Inkorporation von GluRIIB reversibel und
uniform über alle PSDs, unabhängig vom Status der
synaptischen Reife. Diese Arbeit zeigt, dass die
Inkorporation von GluRs in PSDs und möglicherweise ihre
Protein-Protein Interaktionen mit weiteren Komponenten
der PSD eine Konversion von einem initialen zu einem
reifen Stadium der Assemblierung von PSDs veranlassen.
Außerdem wird demonstriert, dass die
untereinheiten-spezifische Integration von GluRs in
PSDs auch die entwicklungsabhängige Ausbildung und
Reifung von glutamatergen Synapsen kontrolliert. Zwei
Glutamatrezeptorkomplexe mit gegensätzlichen
Eigenschaften konkurrieren um die Inkorporation in
PSDs. Diese Konkurrenz scheint notwendig zu sein, die
durch Glutamat vermittelte postsynaptische
Leitfähigkeit und die präsynaptische Freisetzung des
Neurotransmitters kontinuierlich aneinander anzupassen.
Die untereinheiten-spezifische Inkorporation von GluRs
beeinflusst die finale Größe und physiologische
Leistungsfähigkeit individueller Synapsen sowie die
Abstimmung der Synapsenanzahl pro NMJ und damit deren
kollektive Transmissionsstärke. | de |
dc.format.mimetype | application/pdf | de |
dc.language.iso | eng | de |
dc.rights.uri | http://webdoc.sub.gwdg.de/diss/copyr_diss.html | de |
dc.title | The role of glutamate receptors in formation and maturation of Drosophila neuromuscular synapses | de |
dc.type | doctoralThesis | de |
dc.title.translated | Die Rolle von Glutamatrezeptoren in der Ausbildung und Reifung von neuromuskulären Synapsen in Drosophila | de |
dc.contributor.referee | Wimmer, Ernst A. Prof. Dr. | de |
dc.date.examination | 2006-11-02 | de |
dc.subject.dnb | 590 Tiere (Zoologie) | de |
dc.description.abstracteng | Ionotropic glutamate receptor channels (GluRs) are
key elements for excitatory neurotransmission in the
central nervous system (CNS). Both the
activity-dependent as well as the activity-independent
trafficking of GluRs to postsynaptic densities (PSDs)
of glutamatergic synapses is meant to control synaptic
plasticity in the mammalian nervous system, thereby
mediating learning and memory. Whether similar
processes are generally implicated into the formation
and adaptation of glutamatergic synapses, e.g.
throughout nervous system development, remained unknown
so far. The Drosophila neuromuscular junction (NMJ) is
a highly accessible synaptic model system, which allows
extensive in vivo analysis
of cellular and molecular mechanisms by combining
efficient genetics with physiological, ultrastructural
and histological analyses. Two glutamate receptor
complexes, containing either the subunit GluRIIA or
GluRIIB, are expressed at the NMJ. Previously, GluRIIA
and GluRIIB complexes were shown to influence NMJ
synapse number and strength in an antagonistic way. In
this thesis, the role of GluRs and their
subunit-specific incorporation in the formation and
maturation of PSDs was studied in
vivo at developing NMJs.Following a drastic genetic reduction in the level
of all postsynaptic glutamate receptors at the NMJ, PSD
maturation was found to be inhibited and proteins
normally excluded from PSD membranes remained at these
apparently immature sites. However, initial steps of
structural postsynaptic assembly proceeded and
presynaptic active zones showed normal composition and
ultrastructure as well as proper glutamate release.
Intriguingly, synaptic transmission as well as
glutamate binding to glutamate receptors appeared
dispensable for synapse maturation.in vivo imaging was then
used to follow GluRIIA or GluRIIB dynamics during PSD
formation and maturation. An essentially irreversible
incorporation of GluRIIA was found exclusively during
the growth phase of nascent PSDs. Once a sufficient
presynaptic glutamate release and postsynaptic
conductance through the highly conducting GluRIIA
complexes was established at a maturing PSD, further
GluRIIA PSD incorporation was blocked, mediated by the
cytoplasmic C-terminus of the GluRIIA subunit. In
contrast, the incorporation of GluRIIB complexes was
reversible and uniform over all PSDs and did not cease
with PSD maturation. This thesis shows that the
incorporation of GluRs into PSDs and likely their
protein-protein interactions with further PSD
components trigger a conversion from an initial to a
mature stage of PSD assembly. Moreover, it is
demonstrated that subunit-specific PSD targeting of
GluRs also controls the developmental formation and
maturation of glutamatergic synapses. Two GluR
complexes with opposing physiological features compete
for PSD incorporation. This competition appears to be
necessary to continuously adjust postsynaptic
glutamate-mediated conductance and presynaptic
glutamate release. In addition, the subunit-specific
GluR incorporation seems to determine the final size
and physiological performance of individual synapses
and with it the collective transmission strength by
tuning the overall synapse number per NMJ. | de |
dc.contributor.coReferee | Heinrich, Ralf Prof. Dr. | de |
dc.subject.topic | Mathematics and Computer Science | de |
dc.subject.eng | Drosophila | de |
dc.subject.eng | NMJ | de |
dc.subject.eng | synapse | de |
dc.subject.eng | glutamate receptor | de |
dc.subject.eng | maturation | de |
dc.subject.eng | <i>in vivo</i> imaging | de |
dc.subject.eng | Drosophila | de |
dc.subject.eng | NMJ | de |
dc.subject.eng | Synapse | de |
dc.subject.eng | Glutamatrezeptor | de |
dc.subject.eng | Reifung | de |
dc.subject.eng | <i>in vivo</i> Mikroskopie | de |
dc.subject.bk | 42.63 | de |
dc.subject.bk | 42.23 | de |
dc.identifier.urn | urn:nbn:de:gbv:7-webdoc-1365-6 | de |
dc.identifier.purl | webdoc-1365 | de |
dc.affiliation.institute | Biologische Fakultät inkl. Psychologie | de |
dc.subject.gokfull | WKF 300: Embryologie, Wachstum {Entwicklungsbiologie} | de |
dc.subject.gokfull | WXG 900: Nervensystem und Sinnesorgane {Zoologie} | de |
dc.identifier.ppn | 579209946 | de |