Differenzielle Einzelzell-Transkriptomanalyse zur Identifizierung geruchsrezeptorassoziierter Differenzierungsmoleküle während der Entwicklung des olfaktorischen Systems der Maus

Haag, Natja

Das olfaktorische System ist ein sehr gut geeignetes Modellsystem zur Analyse der zugrundeliegenden molekularen Mechanismen von neuronaler Entwicklung und Differenzierung. Das Säugergenom umfasst ~ 1200 Gene für die zur Superfamilie G-Protein-gekoppelter Rezeptoren gehörenden Geruchsrezeptoren. Während der Entwicklung wählt jedes olfaktorische sensorische Neuron (OSNs) stochastisch nur ein bestimmtes Geruchsrezeptorgen zur Expression aus, wodurch die Spezifität des jeweiligen OSNs definiert wird. Dabei sind OSNs, die das gleiche Rezeptorgen exprimieren, zufällig auf der Sinnesoberfläche des Riechepithels verteilt. Die Verarbeitung olfaktorischer Information beruht nun darauf, dass die Axone von OSNs gleicher Rezeptorspezifität in einem oder wenigen charakteristischen und inter-individuell stereotypen Punkten (Glomeruli) auf dem Bulbus olfactorius konvergieren und somit eine nicht-topographische, spezifitätsabhängige Karte erzeugen. Bis heute ist nicht eindeutig geklärt, wie diese bemerkenswerte Spezifität erreicht wird. Im Hinblick auf dieses „Verdrahtungsproblem“ konnte gezeigt werden, dass das Geruchsrezeptorprotein selbst nur zum Teil zur Etablierung dieser Karte beiträgt, indem es über homophile Axon-Axon-Interaktion die Sortierung und Konvergenz olfaktorischer Axone vermittelt. Der Austausch eines Rezeptorgens an einem bestimmten Locus führte zwar zur Umlenkung der Axonterminalien der betreffenden OSNs, aber nicht zur Konvergenz der Axone in dem für den transgenen Rezeptor spezifischen Zielgebiet (Mombaerts et al., 1996). Folglich sind zusätzlich zum OR noch weitere Signalmoleküle für die axonale Lenkung zum glomerulären Zielgebiet erforderlich. Evidenzen für eine, die korrekte Verdrahtung olfaktorischer Axone unterstützende Funktion gibt es für klassische axonale Lenkungsmoleküle wie die Ephrine oder Adhäsionsmoleküle wie Kirrel 2/3 (Cutforth et al., 2003; Serizawa et al., 2006). Auch aktivitätsabhängige Prozesse werden in diesem Kontext diskutiert (Imai et al., 2006). Die molekulare Identität eindeutig geruchsrezeptor-assoziierter „Verdrahtungsmoleküle“ ist bisher jedoch noch ungeklärt.

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Haag, Natja: Differenzielle Einzelzell-Transkriptomanalyse zur Identifizierung geruchsrezeptorassoziierter Differenzierungsmoleküle während der Entwicklung des olfaktorischen Systems der Maus. 2010.

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