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RETINO-TEKTALE PROJEKTION

RETINO-TEKTALE PROJEKTION

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RETINO-TEKTALE PROJEKTION

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  1. RETINO-TEKTALE PROJEKTION Jacqueline Jonuschies

  2. Entwicklung des Auges

  3. Retino-tektale Projektion Kontralaterale Projektion

  4. Lenkung der Axone • über große Entfernungen b) Erkennung des visuellen Kortex/ Tektum c) genauere Zielerkennung d) Kontakte mit Dendriten/ Neuronen

  5. Genauigkeit der Projektion Lenkungsmoleküle! • Kontaktvermittelt (Attraktion, Repulsion) • Chemovermittelt (Attraktion, Repulsion)

  6. Signale ins Zellinnere (Rezeptoren auf Wachstumskegel) • Umbau des Zytoskeletts Hin-/Abwenden/ Kollaps • Liganden-/Rezeptorkonzentration entscheidend (Gradiententheorie, Sperry)

  7. Ephrine • Eph A, Eph B: IG ähnliche Domäne hoch konservierte Cysteinreiche Region 2 FNIII Domänen Tyrosin Kinase Domäne • In vielen entwicklungsbiologischen Prozessen involviert : topografische Karten Vorder-/ Hinterhirn Komissuren kontaktvermittelte, repulsive Faktoren für retinale Axone

  8. ephrine: GPI-Anker Eph-R: Transmembran- domäne

  9. Ephrine • „Bidirectional signalling“ • Phosphorylierung der Tyrosinreste bei Rezeptor UND Ligand • Signaltransduktion via MAP-, src-, FAK- Kinasen, Integrine, Rho GTPasen • Gleiche Signalwege, andere Richtung!

  10. Ephrin-Gradienten

  11. Ephrin A Gradienten

  12. (Ephrin A5 bindet 10x stärker als ephrin A2) • Temporale Axone mit hoher Rezeptor- konzentration werden schon bei niedriger Ligandenkonzentration abgestoßen nicht weiter zum posterioren Pol: Stopp • Nasale Axone mit niedriger Rezeptorkonz. nicht sensitiv genug gegenüber niedriger Ligandenkonz. im Tektum wachsen bis zum posterioren Pol

  13. Knock-outs Ephrin A5 -/-, Ephrin A2 -/- : zerstörte Karte (besonders anterior-posterior) ABER: noch korrekte temporale Fasern weitere Lenkungsfaktoren! (ephrin A6)

  14. RAGS (Drescher et. al 1995) = Repulsive Axon Guidance Signal • in Tektum gefunden • Ephrinen ähnlich, GPI verankert • 25 kDa Glykoprotein (E6-E12) • Gradient im posterioren Tektum a p • Verursacht Kollaps des Wachstumskegels (Kollaps-Assay)

  15. Stripe-assay • Streifen-Assay: (in vitro) temporale Axone nur auf anterioren Membranstreifen GPI-Molekül RAGS in posteriorer Membran verursacht Kollaps

  16. Stripe-assay

  17. In-situ Hybridisierung: - RAGS mRNA in tieferen Zellschichten im Tektum - retinale Axone wachsen in oberen Schichten des Tektums - tiefe Schichten enthalten Radiale Gliazellen, Endfüßchen zur Oberfläche, enger Kontakt mit Axonen, RAGS zu Füßchen transportiert Temporale Axone kollabieren bei Kontakt mit Radialen Glia! - Gradient a p

  18. Rekombinantes RAGS: - RAGS-transfektierte Zellen: Kollaps von nasalen und temporalen Axonen - Verdünnung der Konzentration: kein Unterschied zwischen nasalen und temporalen Axonen Lenkung durch Abstoßung, keine Diskriminierung andere Faktoren müssen beim nasotemporalen Lenkungsprozess mitwirken

  19. Zusammenfassung • RAGS = Homolog zu den Liganden für Eph Rezeptoren • Im Tektum als Gradient a p expremiert • GPI verankert • Verursacht Abstoßung/ Kollaps von RGC Axonen • Wichtige Rolle bei temporaler Axon-Lenkung

  20. Astray/ robo 2 (Fricke et al. 2001) • Roundabout Familie: wichtig für Axon Lenkung, von RGC expremiert, wenn Axone auswachsen • Astray durch Mutationsanalyse in Zebrafisch

  21. In vivo Studie • Zebrafisch: transparent, direkte Beobachtung der retino-tektalen Projektion • Isolierung des Schlüssel-Gens astray • 4 Allelen: ti272z te378 tl231 te284 Phenotyp immer ähnlich rezessiv

  22. ast - Phenotyp • ast/ast Embryos zeigen Misprojektionen (ipsolateral, extratektale Ziele) wildtype te284 ti272z ipsolateral contralateral Dor. Lat. weak strong

  23. ast - Funktion • Für Axon-Lenkung, besonders bei Kreuzung der Mittellinie wichtig • Kreuzung von ast/+ x ast/+ 3 starke Allele (ti272z, te378, tl231) 1 schwaches Allel (te284) Phenotyp ähnlich loss-of-function Mutation

  24. ast Funktion im Auge wichtig, in RGC Axonen

  25. ast als robo2 Homolog • Robo2 in RGCs expremiert • Ast Phenotyp durch Mutation in robo2? • Vergleich der beiden Gene auf Zebrafisch- Karte

  26. Sequenzierung • Homozygote Mutanten (ti272z): Arg Stopp (Nonsense) • Homozygote Mutanten (te284): Gly Asp (Missense) • Robo2 Mutation führt • zum ast-Phenotyp • Rezeptorfunktion ist • gestört

  27. Zusammenfassung • robo2 mRNA in differenzierten RGCs expremiert (zentral peripher), später aus • robo2/ast = essentiell für retinotektale Projektion • Ast/Robo2 fungiert als Lenkungsrezeptor für RGC Axone • Ast/robo2-Mutation verhindert Kreuzung der Mittellinie, Defaszikulation • Hilft bei Bildung des optischen Chiasmus

  28. Quellen: “In vitro guidance of RGC Axons by RAGS” Drescher et al. 1995 “Astray, a zebrafish roundabout homolog required for retinal axon guidance” Fricke et al. 2001 “Ephrin-As as receptors in topographic projections” Knöll et al. 2002 “Molecules, maps and synapse specificity” Benson et al. 2001 http://biology.queensu.ca/~chinsang/,http://www.uni-tuebingen.de/ub/elib/tobias.htm?http://w210.ub.uni-tuebingen.de/dbt/frontdoor.php?source_opus=1031 http://www.bio2.rwth-aachen.de/teaching/ws99/neurows9915.html http://www.uth.tmc.edu/scriptorium/gallery/kelly/i9-4.html...