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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.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

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