Molekulare Komponenten der präsynaptischen Zone bei Insekten

Projektziel ist die Charakterisierung der Komponenten der stabförmigen elektronendichten Zone an Insektensynapsen mit Immuncytochemie für die hochauflösende Fluoreszenzmikroskopie und Elektronenmikroskopie. Elektronenmikroskopische Aufnahmen von Insektensynapsen zeigen an der präsynaptischen Endigung immer eine stabförmige Zone ("Bar"), die zwei postsynaptischen Elementen gegenübersteht. Weil sich synaptische Vesikel an der "Bar" anlagern, dürfte diese massgeblich an der Ausschüttung von Neurotransmitter beteiligt sein. Ihre Feinstruktur wurde bereits bei mehreren Insektenarten beschrieben, aber ihr molekularer Aufbau ist noch unbekannt. Meine Hypothese ist, dass die "Bar" Vesikel zum Ort ihrer Ausschüttung führt. Um diese Hypothese zu verifizieren, werde ich vier wissenschaftliche Fragen beantworten: (1) Was sind die molekularen Bestandteile der präsynaptischen "Bar" in zentralen Synapsen der Heuschrecke? Im Brennpunkt der Untersuchung werden Output-Synapsen von Sehzellen und visuellen Interneuronen stehen, und ich werde mehrere gegen synaptische Moleküle gerichtete Antikörper verwenden, um deren molekularen Aufbau zu ermitteln. (2) Gibt es einen Unterschied im molekularen Aufbau zwischen Synapsen unterschiedlicher physiologischer Eigenschaften? Bei den meisten Insekten hat die präsynaptische "Bar" die gleiche Gestalt, egal ob das Neuron bei Erregung Aktionspotentiale ausbildet ("Spiking Neuron") oder graduierte Potentiale ("Non spiking neuron"). Um festzustellen, ob sie aus unterschiedlichen Komponenten aufgebaut sind, werde ich die Outputsynapsen beider Typen von Neuronen ("Spiking" und "Non spiking") miteinander vergleichen. (3) Worin unterscheiden sich präsynaptische "Bars" unterschiedlicher Insektenarten? Anstatt eines einfachen Stabes wie bei Heuschrecken findet man bei anderen Insektenarten (zB bei Bienen) mehrere Säulen oder (bei Fruchtfliegen) auch eine zusätzliche Plattform. Für die Untersuchung von Unterschieden zwischen veschiedenen Insektenarten werde ich deshalb auch präsynaptische Endigungen von Bienen und Fruchtfliegen heranziehen. (4) Kann Zellkultur zur Ermittlung der Komponenten der präsynaptischen "Bar" herangezogen werden? Zellkulturuntersuchungen haben gegenüber Untersuchungen am intakten Nervensystem den Vorteil, dass ein kontrolliertes Milieu vorliegt, in dem die Bildung von Synapsen zu beeinflussen ist. Mein Ziel ist es deshalb, Neurone von Insekten zu züchten, damit diese synaptische Kontaktstellen ausbilden. Die elektrophysiologischen Eigenschaften der Neurone werde ich mit intrazellulärer Ableitung untersuchen. Falls Synapsen ausgebildet werden, werde ich diese mittels Immuncytochemie untersuchen.

Projektziel ist die Charakterisierung der Komponenten der stabförmigen elektronendichten Zone an Insektensynapsen mit Immuncytochemie für die hochauflösende Fluoreszenzmikroskopie und Elektronenmikroskopie. Elektronenmikroskopische Aufnahmen von Insektensynapsen zeigen an der präsynaptischen Endigung immer eine stabförmige Zone ("Bar"), die zwei postsynaptischen Elementen gegenübersteht. Weil sich synaptische Vesikel an der "Bar" anlagern, dürfte diese massgeblich an der Ausschüttung von Neurotransmitter beteiligt sein. Ihre Feinstruktur wurde bereits bei mehreren Insektenarten beschrieben, aber ihr molekularer Aufbau ist noch unbekannt. Meine Hypothese ist, dass die "Bar" Vesikel zum Ort ihrer Ausschüttung führt. Um diese Hypothese zu verifizieren, werde ich vier wissenschaftliche Fragen beantworten: 1. Was sind die molekularen Bestandteile der präsynaptischen "Bar" in zentralen Synapsen der Heuschrecke? Im Brennpunkt der Untersuchung werden Output-Synapsen von Sehzellen und visuellen Interneuronen stehen, und ich werde mehrere gegen synaptische Moleküle gerichtete Antikörper verwenden, um deren molekularen Aufbau zu ermitteln. 2. Gibt es einen Unterschied im molekularen Aufbau zwischen Synapsen unterschiedlicher physiologischer Eigenschaften? Bei den meisten Insekten hat die präsynaptische "Bar" die gleiche Gestalt, egal ob das Neuron bei Erregung Aktionspotentiale ausbildet ("Spiking Neuron") oder graduierte Potentiale ("Non spiking neuron"). Um festzustellen, ob sie aus unterschiedlichen Komponenten aufgebaut sind, werde ich die Outputsynapsen beider Typen von Neuronen ("Spiking" und "Non spiking") miteinander vergleichen. 3. Worin unterscheiden sich präsynaptische "Bars" unterschiedlicher Insektenarten? Anstatt eines einfachen Stabes wie bei Heuschrecken findet man bei anderen Insektenarten (zB bei Bienen) mehrere Säulen oder (bei Fruchtfliegen) auch eine zusätzliche Plattform. Für die Untersuchung von Unterschieden zwischen veschiedenen Insektenarten werde ich deshalb auch präsynaptische Endigungen von Bienen und Fruchtfliegen heranziehen. 4. Kann Zellkultur zur Ermittlung der Komponenten der präsynaptischen "Bar" herangezogen werden? Zellkulturuntersuchungen haben gegenüber Untersuchungen am intakten Nervensystem den Vorteil, dass ein kontrolliertes Milieu vorliegt, in dem die Bildung von Synapsen zu beeinflussen ist. Mein Ziel ist es deshalb, Neurone von Insekten zu züchten, damit diese synaptische Kontaktstellen ausbilden. Die elektrophysiologischen Eigenschaften der Neurone werde ich mit intrazellulärer Ableitung untersuchen. Falls Synapsen ausgebildet werden, werde ich diese mittels Immuncytochemie untersuchen.