Identifizierung und Charakterisierung von AST-1 in C. elegans, einem ETS Transkriptionsfaktor, der die axonale Wegfindung reguliert

Eine offene Frage in der Entwicklungsneurobiologie ist, wie Axone ihre synaptischen Partner finden. Ohne ein gerichtetes Auswachsen von Axonen kann sich kein funktionierendes Nervensystem bilden. Die Mechanismen mit denen Axone auf Signalmoleküle reagieren sind weitgehend unbekannt. Deshalb führten wir einen Screen in C. elegans durch mit Tieren, die GFP in den Kommandointerneuronen des Motorschaltkreises exprimierten. Wir isolierten zwei Allele mit Punktmutationen in dem bisher unbekannten Gen ast-1 (axonal steering). In Wildtyptieren verliefen die GFP exprimierenden Axone dicht gebündelt im rechten Ventralstrang. In ast-1 Mutanten waren die Interneuronaxone im Ventralstrang defaszikuliert und kreuzten vom rechten in das linke Bündel oder erreichten den Ventralstrang gar nicht. Die VC Motoneurone hatten ähnliche Faszikulierungsdefekte. Die Mutanten konnten sich normal fortbewegen, trotz der Defekte in den Kommandointerneuronen des Motorschaltkreises. Demnach kann der Motorschaltkreis bis zu einem gewissen Grad gestört werden, ohne dass er seine Funktionalität verliert. Das zielgerichtete Auswachsen anderer Axone war nicht beeinträchtigt. Zellschicksal, Zellwanderung oder nicht-neuronale Gewebe waren unbeeinflusst. Allerdings zeigten ast-1 Deletionsmutanten zusätzlich zu den neuronalen Defekten noch späte Differenzierungsdefekte des Pharynx. Ast-1 kodiert für einen Transkriptionsfaktor mit einer ETS DNS-Bindedomäne und ist eng mit der Fli-1 Unterfamilie in Säugetieren verwandt. Ast-1::YFP Expression begann während der Embryonalentwicklung in sensorischen Neuronen und Interneuronen, genau zu dem Zeitpunkt wenn sich Neurone differenzieren. Anschließend wurde die Expression schwächer bis in adulten Tieren nur noch wenige Neurone ast-1::YFP exprimierten. Wir konnten zeigen, dass ast-1 genetisch mit den Transkriptionsfaktoren zag-1 und lin-11 interagiert. AST-1 ist demnach Teil eines transkriptionellen Netzwerkes, das neuronale Differenzierung kontrolliert. Ast-1 interagiert zudem mit Genen, von denen bekannt ist, dass sie an axonaler Wegfindung beteiligt sind. Beispiele sind der UNC-6/Netrin Rezeptor UNC-40/DCC, das Aktin-modulierende Protein UNC-34/ENA und die extrazelluläre Matrixkomponente Nidogen. AST-1 könnte direkt die Expression von Genen steuern, die für Signalmoleküle oder Rezeptoren des axonalen Auswachsens kodieren, wobei die Zielgene bisher noch nicht identifiziert wurden. AST-1 reguliert sowohl in der neuronalen Differenzierung als auch bei der Morphogenese des Pharynx einen späten Schritt. Bemerkenswert bei der neuronalen Differenzierung ist die Spezifität von AST-1. Es agiert nur in einer bestimmten kleinen Untergruppe von Neuronen, wo es wiederum nur einen Teilaspekt der neuronalen Differenzierung, nämlich das zielgerichtete Auswachsen von Axonen, kontrolliert.

Level thesis:degree_level

thesis.doctoral

Grantor dc:publisher

Universität Heidelberg

Year

2004

Author dc:creator

• Schmid, Christina S.

Contributors dc:contributor

• Pollerberg, Elisabeth G.

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http://www.ub.uni-heidelberg.de/archiv/5073

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