Nervenzellen
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Spitzenleistungen der Natur: Die Entstehung unseres Gehirns Esther Stoeckli Institute of Molecular Life Sciences Universität Zürich taken from The Brain by Restak Das Gehirn besteht aus einem Netzwerk von Nervenzellen Zeichnungen von Santiago Ramón y Cajal Nervenzellen schliessen sich spontan zu Netzwerken zusammen Synapsen sind Kontaktstellen in neuronalen Netzwerken, an denen Informationen zwischen Nervenzellen ausgetauscht werden The Synapse Revealed created by Graham Johnson Die Vernetzung des Nervensystems ist eine Spitzenleistung der Natur: 80 000 000 000 / 80 Milliarden Nervenzellen 100 000 000 000 000 / 100 Billiarden Synapsen Aber was passiert, wenn die Vernetzung schief geht? Entwicklungsstörungen des Gehirns/Nervensystems, die auf fehlerhafte Netzwerkbildung zurückzuführen sind Autismus Schizophrenie A Beautiful Mind Geistige Behinderung Gene, die mit neuronalen Entwicklungsstörungen assoziiert sind, betreffen mehr als eine Stufe der Entwicklung Synaptische Plastizität Axonale Wegfindung Synapsenbildung Stoeckli, EJN 2012, 35:1811-1817 Gene, die mit neuronalen Entwicklungsstörungen assoziiert sind, betreffen mehr als eine Stufe der Entwicklung RabGDI SynCAM Synaptische Plastizität RabGDI SynCAM Axonale Wegfindung Synapsenbildung SynCAM Wie finden Axone den Weg zu ihrem Ziel ? Axone finden ihren Weg durch eine Kombination von positiven und negativen Signalen Axone finden ihren Weg durch eine Kombination von positiven und negativen Signalen Lang-Distanz-Wegweiser Kurz-Distanz-Wegweiser Der Wachstumskegel (Growth Cone) sucht die Umgebung nach Wegweiser-Information ab Ziel ? Der Hühnerembryo ist gut zugänglich für experimentelle Manipulationen In ovo RNAi eine effiziente Methode um die Funktion von Genen in vivo zu untersuchen Pekarik, V., Bourikas, D., Miglino, N., Joset, P., Preiswerk, S., and Stoeckli, E.T. Screening for gene function in chicken embryo using RNAi and electroporation Nat. Biotechnol., 21(2003) 93-96 RNAi – RNA Interferenz zerstört den Bauplan für Proteine Gen Ein Abschnitt der DNA, der die Information zur Synthese eines Proteins enthält mRNA Der Bauplan zur Synthese eines Proteins, der aus der DNA abgeschrieben wird Protein funktionelle Einheit messengerRNA Kommissuralneurone Zeichnung von S. Ramón y Cajal SynCAM ist nötig für die Entstehung von Synapsen präsynaptisch postsynaptisch Ohne SynCAM machen Axone Fehler in der Wegfindung Kontrolle ohne SynCAM Niederkofler et al., Development 2010 Gene, die mit neuronalen Entwicklungsstörungen assoziiert sind, betreffen mehr als eine Stufe der Entwicklung RabGDI SynCAM Synaptische Plastizität RabGDI SynCAM Axonale Wegfindung Synapsenbildung SynCAM Das Gleichgewicht zwischen positiven und negativen Signalen wird beeinflusst durch den Kontakt des Axons mit den Zellen der Mittellinie - -- + Mutationen in RabGDI, die beim Menschen geistige Behinderung verursachen, verhindern, dass Kommissuralaxone die Mittellinie des Nervensystems überqueren können Pekarik et al., Nature Biotechnol., 2003 Philipp et al., Neural Development, 2012 RabGDI ist nötig für die Fusion von Vesikeln mit der Zellmembran und somit für den Transport von Rezeptoren zur Zelloberfläche Robo Das Gleichgewicht zwischen positiven und negativen Signalen wird beeinflusst durch den Kontakt des Axons mit den Zellen der Mittellinie - -- + RabGDI & Robo1 Robo1 RabGDI erhöht die Expression von Robo1 auf der Oberfläche des Axons/Wachstumskegels Robo1 auf der Oberfläche Philipp et al., Neural Development 2012 Robo1 total overlay Verfrühte Expression von RabGDI verhindert das Einwachsen der Axone in die Bodenplatte Philipp et al., Neural Development 2012 Die richtige Vernetzung ist wichtig!
