Axonale Wegfindung an der Mittellinie von Drosophila

Die korrekte Vernetzung des Nervensystems ist abhaengig von der Faehigkeit der einzelnen Neuronen, ihre synaptischen Partner zu lokalisieren und zu erkennen. Um den richtigen Weg im sich entwickelnden Embryo zu finden, sind die neuronalen Fortsaetze, die Axone, mit einer hoch mobilen und sensitiven Wachstumsspitze bestueckt. Extrazellulaere Botenstoffe koennen somit, direkt an deren Produktionsort oder weiter fernab, auf diese anziehend oder abstossend wirken. In juengster Zeit wurden grosse Fortschritte bei der Identifizierung solcher Signalstoffe und deren Rezeptoren erziehlt. Im Gegensatz dazu ist aber unser Wissen ueber die extrazellulaere Verteilung solcher Signalstoffe noch sehr begrenzt. Aehnlich lueckenhaft ist auch das Verstaendnis ueber die intrazellulaere Dynamik der Rezeptoren und deren Praesenz auf der Wachstumsspitze, welche es den Axonen ermoeglicht, auf die Anwesenheit der Fuehrungsmolekuele zu reagieren. Zum detailierten Studium dieser komplexen Zusammenhaenge in vivo, eignet sich die Mittellinienregion des zentralen Nervensystems von Drosophila hervorragend. Dortige Gliazellen sezernieren zwei wichtige Signalmolekuele, Slit und Netrin. Unsere Aufmerksamkeit hier gilt dem ersteren. Es wird angenommen, dass dieses Molekuel auf kurze Distanz mit entscheidet, ob es bestimmten Axonen moeglich ist die Mittellinie zu kreuzen. Weiter dovon entfernt soll es fuer die Wegfindung der Neuronfortsaetze mit bestimmend sein. Obwohl Slit sezerniert wird, ist nicht wirklich klar, ob das Molekuel von seinem Produktionsort abdiffundiert, um so seiner postulierten Aufgabe gerecht zu werden. Somit versuchen wir hier, den direkten Beweis fuer die Mobilitaet von Slit in vivo zu erbringen und dabei zu klaeren, ob die proteolytsche Spaltung des Molekuels hierbei eine Rolle spielt. Der Slit-rezeptor Robo wird in allen Neuronen produziert, wobei die meisten Zellen das Molekuel in Endosome und Lysosome sortieren. Den Axonen dieser Neuronen ist es daher moeglich, die Mittellinie zu passieren, da Slit seine Wirkung nicht entfalten kann. Zellfortsaetze, auf welchen der Rezeptor jedoch praesent ist, werden abgestossen. Diese suchen sich dann ihren Weg entlang der Mittellinie, und zwar in gewisser Distanz zu dieser. Diese unterschiedliche Dynamik von Robo in den verschiedenen Zellen wird reguliert durch Comm, ein Molekuel der Sortierungsmaschinerie. Es wird spezifisch in den Neuronen produziert, deren Fortsaetze die Mittellinie kreuzen. Unser Ziel ist es daher im Detail zu untersuchen, wie Comm die Verteilung von Robo kontrolliert.

Die korrekte Vernetzung des Nervensystems ist abhaengig von der Faehigkeit der einzelnen Neuronen, ihre synaptischen Partner zu lokalisieren und zu erkennen. Um den richtigen Weg im sich entwickelnden Embryo zu finden, sind die neuronalen Fortsaetze, die Axone, mit einer hoch mobilen und sensitiven Wachstumsspitze bestueckt. Extrazellulaere Botenstoffe koennen somit, direkt an deren Produktionsort oder weiter fernab, auf diese anziehend oder abstossend wirken. In juengster Zeit wurden grosse Fortschritte bei der Identifizierung solcher Signalstoffe und deren Rezeptoren erziehlt. Im Gegensatz dazu ist aber unser Wissen ueber die extrazellulaere Verteilung solcher Signalstoffe noch sehr begrenzt. Aehnlich lueckenhaft ist auch das Verstaendnis ueber die intrazellulaere Dynamik der Rezeptoren und deren Praesenz auf der Wachstumsspitze, welche es den Axonen ermoeglicht, auf die Anwesenheit der Fuehrungsmolekuele zu reagieren. Zum detailierten Studium dieser komplexen Zusammenhaenge in vivo, eignet sich die Mittellinienregion des zentralen Nervensystems von Drosophila hervorragend. Dortige Gliazellen sezernieren zwei wichtige Signalmolekuele, Slit und Netrin. Unsere Aufmerksamkeit hier gilt dem ersteren. Es wird angenommen, dass dieses Molekuel auf kurze Distanz mit entscheidet, ob es bestimmten Axonen moeglich ist die Mittellinie zu kreuzen. Weiter dovon entfernt soll es fuer die Wegfindung der Neuronfortsaetze mit bestimmend sein. Obwohl Slit sezerniert wird, ist nicht wirklich klar, ob das Molekuel von seinem Produktionsort abdiffundiert, um so seiner postulierten Aufgabe gerecht zu werden. Somit versuchen wir hier, den direkten Beweis fuer die Mobilitaet von Slit in vivo zu erbringen und dabei zu klaeren, ob die proteolytsche Spaltung des Molekuels hierbei eine Rolle spielt. Der Slit-rezeptor Robo wird in allen Neuronen produziert, wobei die meisten Zellen das Molekuel in Endosome und Lysosome sortieren. Den Axonen dieser Neuronen ist es daher moeglich, die Mittellinie zu passieren, da Slit seine Wirkung nicht entfalten kann. Zellfortsaetze, auf welchen der Rezeptor jedoch praesent ist, werden abgestossen. Diese suchen sich dann ihren Weg entlang der Mittellinie, und zwar in gewisser Distanz zu dieser. Diese unterschiedliche Dynamik von Robo in den verschiedenen Zellen wird reguliert durch Comm, ein Molekuel der Sortierungsmaschinerie. Es wird spezifisch in den Neuronen produziert, deren Fortsaetze die Mittellinie kreuzen. Unser Ziel ist es daher im Detail zu untersuchen, wie Comm die Verteilung von Robo kontrolliert.