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RETINO-TEKTALE PROJEKTION Jacqueline Jonuschies

RETINO-TEKTALE PROJEKTION

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RETINO-TEKTALE PROJEKTION. Jacqueline Jonuschies. Entwicklung des Auges. Retino-tektale Projektion. Kontralaterale Projektion. Lenkung der Axone über große Entfernungen. b) Erkennung des visuellen Kortex/ Tektum. c) genauere Zielerkennung. d) Kontakte mit Dendriten/ Neuronen. - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: RETINO-TEKTALE PROJEKTION

RETINO-TEKTALE PROJEKTION

Jacqueline Jonuschies

Page 2: RETINO-TEKTALE PROJEKTION

Entwicklung des Entwicklung des AugesAuges

Page 3: RETINO-TEKTALE PROJEKTION

Retino-tektale Retino-tektale ProjektionProjektion

Kontralaterale Projektion

Page 4: RETINO-TEKTALE PROJEKTION

a) Lenkung der Axoneüber große Entfernungen

b) Erkennung des visuellen Kortex/ Tektum

c) genauere Zielerkennung

d) Kontakte mit Dendriten/ Neuronen

Page 5: RETINO-TEKTALE PROJEKTION

Genauigkeit der Genauigkeit der ProjektionProjektion

Lenkungsmoleküle!Lenkungsmoleküle!

1. Kontaktvermittelt (Attraktion, Repulsion)

2. Chemovermittelt (Attraktion, Repulsion)

Page 6: RETINO-TEKTALE PROJEKTION

• Signale ins Zellinnere (Rezeptoren auf Wachstumskegel)

• Umbau des Zytoskeletts

Hin-/Abwenden/ Kollaps

• Liganden-/Rezeptorkonzentration entscheidend (Gradiententheorie, Sperry)

Page 7: RETINO-TEKTALE PROJEKTION
Page 8: RETINO-TEKTALE PROJEKTION

• 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

Page 9: RETINO-TEKTALE PROJEKTION

ephrine:GPI-Anker

Eph-R:Transmembran-domäne

Page 10: RETINO-TEKTALE PROJEKTION

• „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

Page 11: RETINO-TEKTALE PROJEKTION

Ephrin-GradientenEphrin-Gradienten

Page 12: RETINO-TEKTALE PROJEKTION

Ephrin A GradientenEphrin A Gradienten

Page 13: RETINO-TEKTALE PROJEKTION

• (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

Page 14: RETINO-TEKTALE PROJEKTION

Knock-outsKnock-outs

Ephrin A5 -/-, Ephrin A2 -/- : zerstörte Karte

(besonders anterior-posterior)

ABER: noch korrekte temporale Fasern

weitere Lenkungsfaktoren! (ephrin A6)

Page 15: RETINO-TEKTALE PROJEKTION

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)

Page 16: RETINO-TEKTALE PROJEKTION

Stripe-assayStripe-assay• Streifen-Assay: (in vitro) temporale Axone

nur auf anterioren Membranstreifen

GPI-Molekül RAGS in posteriorer Membran verursacht Kollaps

Page 17: RETINO-TEKTALE PROJEKTION

Str

ipe-a

ssay

Str

ipe-a

ssay

Page 18: RETINO-TEKTALE PROJEKTION
Page 19: RETINO-TEKTALE PROJEKTION

• 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

Page 20: RETINO-TEKTALE PROJEKTION

• 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

Page 21: RETINO-TEKTALE PROJEKTION

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

Page 22: RETINO-TEKTALE PROJEKTION

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

Page 23: RETINO-TEKTALE PROJEKTION

• 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

Page 24: RETINO-TEKTALE PROJEKTION

ast - Phenotypast - Phenotyp• ast/ast Embryos zeigen Misprojektionen

(ipsolateral, extratektale Ziele)

Lat.

Dor.

wildtype te284 ti272z

weak strong

contralateralipsolateral

Page 25: RETINO-TEKTALE PROJEKTION

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

Page 26: RETINO-TEKTALE PROJEKTION

ast Funktion im Auge wichtig, in RGC Axonen

Page 27: RETINO-TEKTALE PROJEKTION

astast als als robo2robo2 HomologHomolog

• Robo2 in RGCs expremiert

• Ast Phenotyp durch Mutation in robo2?

• Vergleich der beiden Gene auf Zebrafisch-

Karte

Page 28: RETINO-TEKTALE PROJEKTION

• Homozygote Mutanten (ti272z): Arg Stopp (Nonsense)

• Homozygote Mutanten (te284):

Gly Asp (Missense)

SequenzierungSequenzierung

• Robo2 Mutation führt

zum ast-Phenotyp

• Rezeptorfunktion ist

gestört

Page 29: RETINO-TEKTALE PROJEKTION

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

Page 30: RETINO-TEKTALE PROJEKTION

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...