Untersuchung zur Funktion der PDE4d Orthologuen Dunce Isoformen in Drosophila melanogaster

• Antragstellerin: Professorin Dr. Henrike Scholz
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung seit 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 407177148

Im Menschen wie in der Fruchtfliege Drosophila melanogaster existieren mehrere Phosphodiesterasen (PDEs). Diese hydrolysieren cAMP zu AMP und beenden dadurch die Übermittlung von cAMP Signalen innerhalb der Zelle. Eine der wichtigsten Fragen in Bezug auf die Funktionen dieser Phosphodiesterasen wurde bereits von Houslay 2010 gestellt: “Wieso gibt es so viele verschiedene Isoformen, wenn alle cAMP hydrolysieren?” Obwohl es viele Hinweise darüber gibt, dass subzelluläre Mikrodomänen von cAMP bei der Regulierung von zellulären cAMP-Signaltransduktionskaskaden wichtig sind und diese durch gezielte PDE Aktivität und die Lokalisierung von cAMP Effektorproteinen innerhalb der Zelle ermöglicht werden können, ist unser Wissen weit davon entfernt, vollständig zu sein. Wir schlagen daher vor, Drosophila melanogaster zu benutzen, um die Funktionen der verschiedenen PDE4D Orthologen Dunce Isoformen auf subzellulärer, neuronaler Ebene und Verhaltensebene zu untersuchen. Ferner wollen wir ihren Beitrag zur Bildung von subzellulären cAMP Mikrodomänen untersuchen. Wir stellen Dunce in den Fokus unserer Untersuchung aus folgenden Gründen. Erstens ist Dunce die einzige cAMP spezifische PDE in Drosophila, zweitens haben wir kürzlich gezeigt, dass verschiedene Isoformen in verschiedenen subzellulären Domänen exprimiert sind. Drittens unterscheiden sich dunce Mutanten in ihren neuronalen Defekten. Zur Messung der veränderten neuronalen Plastizität werden wir die Funktion von Dunce bei der Entwicklung des assoziativen aversiven olfaktorischen Lernens und der Gedächtnisbildung und der Morphologie von Neuronen untersuchen. Wir wollen die Unterschiede auf der Ebene des Verhaltens und der zellulären und subzellulärer Ebene dazu verwenden, zu beantworten, ob verschiedene Dunce Isoformen in den gleichen Neuronen in verschiedenen subzellulären Domänen cAMP-Signaltransduktion regulieren. Ferner wollen wir bestimmen, ob die gleiche Isoform in verschiedenen Neuronen ähnliche Formen von neuronaler Plastizität reguliert. Schließlich werden wir analysieren, ob Veränderungen von subzellulärer PDE Aktivität nur diese Domäne betreffen oder sich über das ganze Neuron ausbreiten. Hierfür werden wir genetische, molekulargenetische, bildgebende Techniken und Verhaltensuntersuchungen verwenden. Die erzielten Ergebnisse werden zu unserem Verständnis darüber beitragen, wie zelluläre cAMP-Domänen in Drosophila etabliert werden und welche Funktion verschiedene Dunce Isoformen bei der Entwicklung von neuronaler Plastizität haben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen