RETINO-TEKTALE PROJEKTION Jacqueline Jonuschies
RETINO-TEKTALE PROJEKTION
Jacqueline Jonuschies
Entwicklung des Entwicklung des AugesAuges
Retino-tektale Retino-tektale ProjektionProjektion
Kontralaterale Projektion
a) Lenkung der Axoneüber große Entfernungen
b) Erkennung des visuellen Kortex/ Tektum
c) genauere Zielerkennung
d) Kontakte mit Dendriten/ Neuronen
Genauigkeit der Genauigkeit der ProjektionProjektion
Lenkungsmoleküle!Lenkungsmoleküle!
1. Kontaktvermittelt (Attraktion, Repulsion)
2. Chemovermittelt (Attraktion, Repulsion)
• Signale ins Zellinnere (Rezeptoren auf Wachstumskegel)
• Umbau des Zytoskeletts
Hin-/Abwenden/ Kollaps
• Liganden-/Rezeptorkonzentration entscheidend (Gradiententheorie, Sperry)
• Eph A, Eph B: IG ähnliche Domäne
hoch konservierte Cysteinreiche Region2 FNIII DomänenTyrosin Kinase Domäne
• In vielen entwicklungsbiologischen Prozessen involviert :topografische Karten
Vorder-/ HinterhirnKomissurenkontaktvermittelte, repulsive Faktoren für retinale Axone
EphrineEphrine
ephrine:GPI-Anker
Eph-R:Transmembran-domäne
• „Bidirectional signalling“
Phosphorylierung der Tyrosinreste bei
Rezeptor UND Ligand
Signaltransduktion via MAP-, src-, FAK-
Kinasen, Integrine, Rho GTPasen
Gleiche Signalwege, andere Richtung!
Ep
hri
ne
Ep
hri
ne
Ephrin-GradientenEphrin-Gradienten
Ephrin A GradientenEphrin A Gradienten
• (Ephrin A5 bindet 10x stärker als ephrin A2)
• Temporale Axone mit hoher Rezeptor- konzentration werden schon bei niedriger Ligandenkonzentration abgestoßennicht weiter zum posterioren Pol: StoppStopp
• Nasale Axone mit niedriger Rezeptorkonz.
nicht sensitiv genug gegenüber niedriger
Ligandenkonz. im Tektum
wachsen bis zum posterioren Pol
Knock-outsKnock-outs
Ephrin A5 -/-, Ephrin A2 -/- : zerstörte Karte
(besonders anterior-posterior)
ABER: noch korrekte temporale Fasern
weitere Lenkungsfaktoren! (ephrin A6)
RAGS RAGS (Drescher et. al 1995)(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)
Stripe-assayStripe-assay• Streifen-Assay: (in vitro) temporale Axone
nur auf anterioren Membranstreifen
GPI-Molekül RAGS in posteriorer Membran verursacht Kollaps
Str
ipe-a
ssay
Str
ipe-a
ssay
• 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
• 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
ZusammenfassungZusammenfassung• 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
Astray/ robo 2 Astray/ robo 2 (Fricke et al. (Fricke et al.
2001)2001)
• Roundabout Familie: wichtig für Axon Lenkung, von RGC expremiert, wenn Axone auswachsen
• Astray durch Mutationsanalyse in Zebrafisch
• Zebrafisch: transparent, direkte Beobachtung der retino-tektalen Projektion
• Isolierung des Schlüssel-Gens astray• 4 Allelen: ti272z
te378tl231te284
Phenotyp immer ähnlich
In vivo StudieIn vivo Studie
rezessiv
ast - Phenotypast - Phenotyp• ast/ast Embryos zeigen Misprojektionen
(ipsolateral, extratektale Ziele)
Lat.
Dor.
wildtype te284 ti272z
weak strong
contralateralipsolateral
ast - Funktionast - 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
ast Funktion im Auge wichtig, in RGC Axonen
astast als als robo2robo2 HomologHomolog
• Robo2 in RGCs expremiert
• Ast Phenotyp durch Mutation in robo2?
• Vergleich der beiden Gene auf Zebrafisch-
Karte
• Homozygote Mutanten (ti272z): Arg Stopp (Nonsense)
• Homozygote Mutanten (te284):
Gly Asp (Missense)
SequenzierungSequenzierung
• Robo2 Mutation führt
zum ast-Phenotyp
• Rezeptorfunktion ist
gestört
ZusammenfassungZusammenfassung• 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
Quellen: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. 2001http://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.htmlhttp://www.uth.tmc.edu/scriptorium/gallery/kelly/i9-4.html...