Remodellierung des nozizeptiven Schaltkreises in Drosophila

• Antragsteller: Dr. Sebastian Rumpf
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsneurobiologie ; Biologie des Verhaltens und der Sinne
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 552653341

Pruning, der regulierte Abbau von Neuriten und Synapsen während der Neuronal-entwicklung, ist ein konservierter Mechanismus zur Spezifizierung neuronaler Schaltkreise und zur Entfernung von Entwicklungsintermediaten. Eine ursächliche Rolle von Pruningdefekten bei neurologischen Syndromen wird diskutiert. Die peripheren Nozizeptor-Neuronen von Drosophilalarven - die sogenannten class IV dendritic arborization (c4da)-Neurone, entfernen ihre Dendriten am Beginn der Metamorphose und regenerieren sie später wieder mit adult-spezifischer Morphologie. Während die zellbiologischen Mechanismen des dendritischen Prunings schon gut verstanden sind, ist noch unklar, warum sie remodelliert werden. Die Identität des nozizeptiven Schaltkreises, den die larvalen c4da-Neurone aktivieren, ist gut etabliert. Er besteht aus einem Netzwerk von c4da postsynaptischen Partnern, die die dem jeweiligen Stimulus angemessenen Reflexe errechnen und die entsprechenden Motorprogramme aktivieren. Einige dieser Stimuli - z. B. Stiche parasitärer Wespen - sind wahrscheinlich für adulte Fliegen nicht relevant. Ausserdem konnte kürzlich gezeigt werden, dass c4da-Neurone nicht nur ihre Dendriten, sondern auch ihre Präsynapsen durch Pruning entfernen, was darauf hinweist, dass der nozizeptive Schaltkreis ebenfalls remodelliert wird. Wir schlagen hier vor, diese Remodellierungsprozesse im nozizeptiven Schaltkreis auf mehreren Ebenen zu untersuchen. Auf dem zellulären Level werden wir untersuchen, welche Signalwege für das synaptische Pruning in c4da-Neuronen wichtig sind. Auf der Ebene des Schaltkreises werden wir untersuchen, wie sich die c4da-postsynaptischen Interneurone während der Metamorphose entwickeln, und ob adulte c4da-Neurone auch Synapsen mit neuen postsynaptischen Partnern ausbilden. Auf der Verhaltensebene werden wir die (noxischen?) Stimuli identifizieren, die von c4da-Neuronen detektiert werden und untersuchen, welche Verhaltensreaktionen sie vermitteln. Neurologische Syndrome mit Pruningdefekten wie Autismus und Schizophrenie können auch sensorische Missempfindungen als Symptome beinhalten. Da die Konnektivität der sensorischen c4da-Neurone auf der Ebene einzelner Nervenzellen bekannt ist und spezifische Verhaltensassays etabliert sind, bietet dieses System die Möglichkeit, die Wichtigkeit des Neuriten-Prunings und seine Konsequenzen mit höchster Auflösung zu untersuchen. Unser Projekt wird daher neuartige Einsichten in die Wichtigkeit des Prunings und die Entwicklung neuronaler Schaltkreise ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen