dc.contributor.author
Ryglewski, Stefanie
dc.date.accessioned
2018-06-07T16:41:05Z
dc.date.available
2008-03-17T00:00:00.649Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/2890
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-7091
dc.description
Titelblatt und Inhaltsverzeichnis
Publication, Statement, Contributions
General Introduction
Chapter 1
Chapter 3: Figure Legends and Figures
Summary
dc.description.abstract
The actions of neurons can alter the output of neural circuits and is,
therefore, the basis of animal behavior. In order to fulfill their tasks the
key players have to be well equipped with cellular properties like ion
channels. To investigate intrinsic properties underlying behavior, isolated
insect neurons have proven a good choice. Neuronal calcium acts as a charge
carrier during information processing and as an intracellular messenger. Ca2+
signals are fundamental to numerous aspects of neuronal development and
plasticity. Specific and independent regulation of these vital cellular
processes is achieved by a rich bouquet of different calcium signaling
mechanisms within the neuron. This study demonstrates a novel calcium
signaling mechanism by simultaneous patch clamping and Ca2+ imaging from
isolated central neurons. These neurons possess a membrane voltage sensor
that, independent of calcium influx, causes G-protein activation, which leads
to calcium release from intracellular stores via PLC and IP3 receptor
activation. This allows neurons to monitor activity by intracellular calcium
release without relying on calcium as the input signal and opens up new
insights into intracellular signaling, developmental regulation, and
information processing in neuronal compartments lacking calcium channels. To
investigate the role of intrinsic properties for behavior, the genetic model
system Drosophila melanogaster has been used in various studies. The
Drosophila MN5 is a well described central neuron innervating the
dorsolongitudinal flight muscle that is involved in the escape response
pathway. We investigated in situ whole cell K+ currents in MN5 with different
genetic background. In wildtype MN5 we describe 4 different K+ currents, 1)
4-AP sensitive A-type current, 2) 4-AP sensitive, Ca2+ dependent A-type
current, 3) TEA-sensitive delayed rectifier (DR) current, 4) TEA-sensitive
Ca2+ dependent DR current. The A-type current is probably mediated by the
expression of Shaker, since in eag Shaker double knock down, the A-type
current is markedly reduced and shifts in activation voltage occur. The
targeted expression of EKO, a modulated Shaker channel that activates at more
negative potentials and does not inactivate, also leads to shifts in
activation voltage but does not reduce A-type current amplitude. The
characterization of ion currents of identified neurons is necessary for
further analysis of ion channel function regarding behavioral, developmental
and morphological aspects. Dendrites are the fundamental determinant of
neuronal wiring. Intrinsic neuronal activity as well as synaptic activity
impinging on dendritic trees can have profound effects on dendritic structure,
but the underlying mechanisms are not fully understood. This study uses the
genetic model system Drosophila to test the effects of altered intrinsic
excitability on postembryonic dendritic shape development of the MN5. We show
that targeted dominant negative knock down of K+ channel subunits in specific
motoneurons allows for selectively increasing the intrinsic excitability of
these motoneurons, whereas targeted expression of EKO decreases intrinsic
excitability in vivo. Increased excitability causes increased dendritic branch
formation whereas decreased excitability causes increased dendritic branch
elongation. Therefore, dendritic branching and dendritic segment elongation
are controlled by separate mechanism which can be selectively addressed in
vivo by different manipulations of a neuron`s intrinsic excitability.
de
dc.description.abstract
Das Verhalten von Neuronen beeinflusst den Output neuronaler Netzwerke und ist
damit die Grundlage vielfältiger verschiedener Verhaltensweisen von Tieren. Um
diese Aufgabe bewerkstelligen zu können, müssen die beteiligten Neurone gut
mit zellulären Eigenschaften wie Ionenkanälen ausgestattet sein. Für die
Analyse intrinsischer Eigenschaften haben sich isolierte Insekten-Neurone als
sehr nützlich erwiesen. Ca2+ Signale sind enorm wichtig für das Funktionieren
und die Informationsweiterleitung eines Neurons. Gesteuerte Regulation dieser
Ca2+ Dynamik wird durch die verschiedensten Ca2+ Signalwege erreicht. Hier
beschreiben wir einen neuen Ca2+ Signalweg durch simultanes Patch Clamping und
Ca2+ Imaging isolierter Neurone. Diese Neurone besitzen einen Spannungssensor,
der Ca2+ unabhängig ein G-Protein aktiviert, was über PLC Aktivität zur IP3
Synthese führt. Die Aktivierung von IP3 Rezeptoren durch IP3 führt zur Ca2+
Ausschüttung aus internen Speichern. Dieser Mechanismus ist unabhängig von
extern appliziertem Ca2+. Die Rolle intrinsischer Eigenschaften für Verhalten
und Entwicklung kann man sehr gut an dem genetischen Modellorganismus
Drosophila melanogaster untersuchen. Das MN5 in Drosophila ist ein gut
untersuchtes zentrales Motoneuron, das den dorsolongitudinalen Flugmuskel
innerviert. Wir untersuchten Whole Cell K+ Ströme im MN5 mit verschiedenem
genetischen Hintergrund in situ. Im Wildtyp MN5 beschreiben wir vier
verschiedene K+ Ströme: 1) A-Typ K+ Strom, 4-AP sensitiv, 2) A-Typ K+ Strom,
4-AP sensitiv, Ca2+ abhängig, 3) Delayed Rectifier (DR) K+ Strom, TEA-
sensitiv, 4) DR K+ Strom, TEA-sensitiv, Ca2+ abhängig. Der A-Typ K+ Strom ist
wahrscheinlich durch Shaker codiert, da der A-Typ K+ Strom im eag Shaker
Doppel Knock Down stark reduziert und das Aktivierungspotential verschoben
ist. Die gezielte Expression von EKO, ein modifizierter Shaker K+ Kanal, der
bei negativeren Potentialen aktiviert und nicht inaktiviert, war auch das
Aktivierungspotential verschoben, die Strom-Amplitude blieb unverändert. Die
Charakterisierung der Ionenströme identifizierter Neurone in situ ist
notwendig, um die Rolle von Ionenströmen auf Verhalten, Entwicklung und
Morphologie untersuchen zu können. Dendriten leiten neuronale Signale weiter.
Intrinsische neuronale Aktivität kann ebenso erhebliche Effekte auf die
dendritische Struktur haben wie synaptische Aktivität. Hier nutzen wir das
genetische Modellsystem Drosophila, um zu untersuchen, ob veränderte
intrinsische Aktivität postembryonale Effekte auf die dendritische Struktur
des MN5 hat. Wir zeigen, dass ein gezielter genetischer Knock Down bestimmter
K+ Kanäle die intrinsische Erregbarkeit des MN5 in vivo erhöht, wohingegen
Expression von EKO die Erregbarkeit stark verringert. Erhöhte Erregbarkeit
führt zu einer Erhöhung der Anzahl dendritischer Verzweigungen, verringerte
Erregbarkeit führt zu einer Verlängerung der Dendriten-Segmente. Verzweigung
von Dendriten und Verlängerung der Segmente werden durch unterschiedliche
Mechanismen kontrolliert, die man in vivo separat durch Manipulation der
intrinsichen Erregbarkeit eines Neurons untersuchen kann.
de
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
insect neurons
dc.subject
calcium signaling
dc.subject
ionic currents
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::570 Biowissenschaften; Biologie::570 Biowissenschaften; Biologie
dc.title
Functional analysis of membrane properties in identified insect neurons
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Hans-Joachim Pflüger
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Carsten Duch
dc.date.accepted
2008-03-05
dc.date.embargoEnd
2008-03-27
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000003546-0
dc.title.subtitle
The roles of ionic currents for intracellular calcium signaling, intrinsic
excitability and dendritic growth
dc.title.translated
Funktionelle Analyse von Membran-Eigenschaften identifizierter Insekten-
Neurone
de
dc.title.translatedsubtitle
Die Rolle von Ionen-Strömen für intrazelluläres Calcium-Signaling,
intrinsische Erregbarkeit und Dendritenwachstum
de
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000003546
refubium.mycore.transfer
http://www.diss.fu-berlin.de/2008/196/
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000003546
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access