Regulation des N-Cadherin Trafficking während der Entwicklung des Kortex

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Püschel
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 324937884

Während der Entwicklung des Säuger Neocortex generieren die in der Ventrikulärzone gelegenen Vorläuferzellen über mehrere Tage die Neurone, die die Kortikalplatte bilden. Die jungen Neurone zeigen in der Subventrikulär- und Intermediärzone zunächst eine multipolare Morphologie mit mehreren Neuriten. Mehrere Stunden später nehmen diese Neurone schliesslich eine bipolare Morphologie mit einem Leitfortsatz und einem Axon ein. Im Anschluss an die Transformation der multipolaren Zellen zu bipolaren Neuronen beginnt deren Migration entlang der Radialgliazellen in die Kortikalplatte. Defekte bei der Polarisation von Neuronen während der Transformation zu bipolaren Zellen oder bei ihrer radialen Migration sind eine wesentliche Ursache für Hirnentwicklungsstörungen. Während viele Signalwege identifiziert wurden, die die neuronale Polarisation in Kulturen primärer Neurone steuern, ist immer noch relativ wenig über die Faktoren bekannt, die diese in vivo regulieren. Die Analyse von Mutanten mit Defekten in der neuronalen Entwicklung zeigt, dass die Bildung von Axon und Leitfortsatz durch verschiedene, genetisch unterscheidbare Signalwege gesteuert wird. Ein zentraler Signalweg, der die Polarisierung von Neuronen im Kortex steuert, beinhaltet die kleinen GTPasen Rap1A und Rap1B. Unsere Analyse konditionaler Doppel-Knockout Mäuse für Rap1a und Rap1b zeigt, dass sie für die Entwicklung des Kortex essentiell sind. Sie sind für die Aufrechterhaltung der Polarität von Radialgliazellen und die Initiation der Transformation multipolarer Neurone zu Zellen mit einer bipolaren Morphologie notwendig. Lebendzellaufnahmen von Schnittkulturen zeigen, dass Rap1 zell-autonom in multipolaren Neuronen wirkt, um deren Polarisation zu steuern. Eine wichtige Funktion von Rap1 ist dabei die Aufrechterhaltung der Lokalisierung von N-Cadherin an der Zelloberfläche. Die Polarisation von Neuronen hängt von einer Neuorganisation des intrazellulären Transports ab, der die Expression von N-Cadherin an der Zelloberfläche bestimmt. Diese ist für die Interaktion multipolarer Neurone mit Radialgliazellen und für die Transformation zu einer bipolaren Morphologie essentiell. In diesem Projekt werden wir die Rolle von Ral GEFs und Phosphatidylinositol-4-Phosphat 5-Kinasen für die Regulation von N-Cadherin mit Lebendzellaufnahmen von Schnittkulturen untersuchen, um zu verstehen, wie Exozytose und Endozytose koordiniert reguliert werden und wie Rap1 diese Regulation beeinflusst.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen