Untersuchung der Mechanismen und Funktionen post-transkriptionaler Calcium Kanal Modifikationen in Drosophila mit Hilfe genetischer Methoden

• Antragstellerin: Dr. Stefanie Ryglewski
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 275581320

Spannungsabhängigen Calcium Kanälen (VGCC) kommen wichtige Rollen bei vielen Aspekten neuronaler Funktion zu. Diese beinhalten Vesikelausschüttung an der Präsynapse, Amplifikation synaptischen Eingangs in Dendriten und aktivitätsabhängige Kontrolle von Transkription im Soma. Säuger VGCC werden von 10 Genen kodiert, die in 3 Familien eingeteilt werden: Cav1, Cav2 und Cav3. Alle Kanäle unterscheiden sich hinsichtlich ihrer biophysikalischen Eigenschaften, ihrer Lokalisation, ihres pharmakologischen Profils und damit in ihrer Funktion. In jedem Fall übersteigt die Anzahl der wichtigen VGCC Funktionen die Anzahl der vorhandenen Gene. Die funktionelle Diversität kann allerdings durch differentielles Spleißen und Zusammenwirken mit akzessorischen Untereinheiten stark erhöht werden. Die daraus resultierenden Auswirkungen in Hinblick auf biophysikalische Eigenschaften und Lokalisation von VGCC und funktionelle Konsequenzen sind allerdings nicht vollständig untersucht. Um diese Fragen zu adressieren, kombinieren wir elektround optophysiologische Werkzeuge mit molekularbiologischen Methoden im genetischen Modell Drosophila melanogaster. Drosophila besitzt 3 Gene für VGCC, die den gesamten Säuger VGCC Familien homolog sind. Cav1 ist durch Dmca1D repräsentiert, Cav2 durch Dmca1A und Cav3 durch DmαG. Daraus resultieren weniger als 10 mögliche Kombinationen von VGCC mit akzessorischen Untereinheiten im Vergleich zu mehr als 100 inSäugern. Während der vergangenen Antragsperiode haben wir entwicklungsrelevante sowie akute Funktionen von VGCC in unterschiedlichen Kompartimenten von Drosophila Motorneuronenidentifiziert. Als Nächstes haben wir damit begonnen, den funktionellen Code der Interaktionen von Drosophila HVA VGCC mit akzessorischen Untereinheiten zu untersuchen. Wir haben gezeigt,dass die Zusammenarbeit verschiedener akzessorischer Untereinheiten mit Cav2 Kanälen unterschiedliche Aspekte biophysikalischer Eigenschaften und sub-neuronaler Lokalisationbetrifft. Die funktionelle Diversität von VGCC kann durch differentielles Spleißen weiter ausgebaut werden. Tatsächlich können Cav2 Kanäle Ströme mit gänzlich verschiedenen Aktivierungsspannungen und Kinetiken hervorbringen, und wir haben nun Werkzeuge entwickelt,um die zugrunde liegende Selektion der Isoformen zu untersuchen. Basierend auf diesen Daten werden wir nun testen wie alternatives Spleißen (Ziel 1) und Zusammenwirken mit akzessorischenUntereinheiten (Ziel 2) die biophysikalischen Eigenschaften und die Lokalisation von Drosophila Cav2 Kanälen einstellt. Dann werden wir uns die daraus resultierenden funktionellen Konsequenzen auf zellulärer und auf der Verhaltensebene ansehen, indem wirErregbarkeit, Eingangs/Ausgans-Operationen sowie Feuermuster in Motorneuronen während verschiedener Verhalten ableiten (Ziel 3). Wir erwarten Einsicht in die Mechanismen, die funktionelle VGCC Diversität vermitteln und relevant sind für bestimmte neuronale Operationen und normale Hirnfunktion.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen