dc.contributor.author
Ter-Avetisyan, Gohar
dc.date.accessioned
2018-06-07T23:34:04Z
dc.date.available
2013-09-25T09:19:44.281Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/10661
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-14859
dc.description.abstract
Axonal branching is a key mechanism to form complex circuits in the mature
nervous system. Depending on their functions, axons can branch extensively to
send information to their distinct targets and establish a unique pattern of
connectivity. However, signaling mechanisms regulating axonal branching during
the development of the nervous system are still poorly understood. The cGMP
signaling pathway including the secreted C-type natriuretic peptide (CNP), its
receptor natriuretic peptide receptor 2 (Npr2) and the cGMP-dependent protein
kinase Iα (cGKIα) has been shown to control the bifurcation of DRG (dorsal
root ganglion) sensory neurons within the spinal cord. Using mutant mouse
models it has been demonstrated that in the absence of one of these
components, the sensory axons are unable to bifurcate at the entry zone of the
spinal cord. Based on these findings, it is intriguing to ask whether other
neuronal subpopulations besides the DRG neurons exist and if they use the
above mentioned cGMP signaling pathway to form branches emerging from the
bifurcating growth cone. To investigate the role of Npr2-dependent axonal
branching in other neural systems than DRG neurons, a genetic strategy was
used and two mouse models (Npr2LacZ and Npr2CreERT2) were generated, which
allow studies on the expression pattern of Npr2 and its influence on axonal
branching of single Npr2-expressing axons in the mouse nervous system. While
the Npr2LacZ reporter mouse enabled detailed analysis of the localization of
the signaling pathway components, the Npr2CreERT2 mouse is a valuable tool for
visualizing single axonal projections after crossing with reporter strains. A
prominent Npr2 expression was found not only in the DRG, but also in the
cranial sensory ganglia of the developing mouse. Using immunohistochemistry, a
co-localization of the receptor Npr2 and the kinase cGKIα was detected in
neurons of cranial sensory ganglia. To follow the single projections of
sensory axons from cranial sensory ganglia and study their branching behavior,
the Npr2CreERT2 mouse was crossed with two different reporter strains (Z/AP
and mGFP). After induction of Cre recombinase with tamoxifen or
4-hydroxytamoxifen at embryonic day 9.5 or 10.5, single axonal projections
could be visualized at embryonic day 12.5 or 13.5, respectively. This genetic
approach uncovered two new aspects about central projections of cranial
sensory ganglia: (i) almost all central projections of cranial sensory ganglia
bifurcate at the entry zone of the hindbrain and (ii) in the absence of Npr2
the sensory axons lose their bifurcational behavior when entering the
hindbrain. Hence, the neurons of all cranial sensory ganglia - similar to DRG
neurons - use cGMP signaling to bifurcate as soon as they enter the hindbrain.
de
dc.description.abstract
Die axonale Verzweigung ist ein wichtiger Mechanismus, um die komplexen
Verschaltungen des Nervensystems zu bilden. Je nach ihrer Funktion können sich
Axone weitläufig verzweigen, um die Informationen an ihre verschiedenen Ziele
zu senden und ein einzigartiges Muster der Verschaltung zu etablieren.
Allerdings sind die Signalmechanismen, die die axonale Verzweigung während der
Entwicklung des Nervensystems regulieren, noch weitgehend unverstanden. Ein
cGMP-Signalweg kontrolliert die Bifurkation der sensorischen DRG-Neurone
(Dorsal root ganglia; Spinalganglien) im Rückenmark und besteht aus folgenden
Komponenten: dem C-Typ natriuretischen Peptid (CNP), dem natriuretischen
Peptid-Rezeptor-2 (Npr2) und der cGMP-abhängigen Proteinkinase I (cGKIα). In
Mausmodellen konnte gezeigt werden, dass in Abwesenheit einer dieser
Komponenten die sensorischen DRG-Neurone an der Eintrittszone des Rückenmarks
nicht bifurkieren. Offen ist, ob es neben den DRG-Neuronen andere neuronale
Subpopulationen gibt, die den cGMP-Signalweg im Rahmen der axonalen
Verzweigung nutzen. Um die Rolle der Npr2-abhängigen axonalen Verzweigung in
anderen Systemen als DRG-Neuronen zu untersuchen, wurden zwei transgene knock-
in-Mausmodelle (Npr2LacZ und Npr2CreERT2) generiert, die es erlauben, das
Expressionsmuster von Npr2 und die axonale Verzweigung einzelner
Npr2-exprimierender Axone in der Maus zu studieren. Während die Npr2LacZ-
Reportermaus es ermöglichte, eine detaillierte Analyse der Lokalisation der
cGMP-Komponenten durchzuführen, stellte die Npr2CreERT2-Maus nach Kreuzung mit
Reporter-Stämmen (Z/AP und mGFP) ein wertvolles Werkzeug für die
Visualisierung einzelner axonaler Verzweigungen dar. Eine starke
Npr2-Expression wurde nicht nur in den DRG-Neuronen gefunden, sondern auch in
den kranialen sensorischen Ganglien. In Neuronen der kranialen sensorischen
Ganglien wurde immunhistochemisch eine Ko-Expression des Rezeptors Npr2 und
der Kinase cGKIα detektiert. Um das Bifurkationsverhalten einzelner Axone der
kranialen sensorischen Neurone zu verfolgen, wurde die Npr2CreERT2-Maus mit
den zwei Reporter-Stämmen gekreuzt. Nach Induktion der Cre-Rekombinase mit
Tamoxifen am embryonalen Tag 9.5 bzw. 10.5 konnten einzelne axonalen
Verweigungen am embryonalen Tag 12.5 bzw. 13.5 visualisiert werden. Dieser
genetische Ansatz deckte zwei neue Aspekte der axonalen Bifurkation auf: (i)
fast alle zentralen Projektionen der kranialen sensorischen Axone verzweigen
an der Eingangszone des Hinterhirns und (ii) in Abwesenheit von Npr2 verlieren
die sensorischen Axone ihre Fähigkeit beim Eintritt ins Hinterhirn zu
bifurkieren. Zusammenfassend zeigen diese Untersuchungen, dass die kranialen
sensorischen Neurone den cGMP-Signalweg nutzen, um beim Erreichen des
Hinterhirns zu bifurkieren.
de
dc.format.extent
IX, 117 S.
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
axonal branching
dc.subject
cranial sensory ganglia
dc.subject
cGMP signaling
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik
dc.title
The receptor guanylyl cyclase Npr2 regulates the bifurcation of cranial
sensory axons
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Fritz G. Rathjen
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Carmen Birchmeier-Kohler
dc.date.accepted
2013-02-06
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000095218-9
dc.title.translated
Der Rezeptor Guanylylzyklase Npr2 reguliert die Bifurkation der kranialen
sensorischen Axone.
en
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000095218
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000014106
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access