Cellular localization and signal transduction of a novel family of olfactory receptors
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Projekt diente der Charakterisierung der V1R-verwandten ORA Gene, einer Familie von Geruchsrezeptoren im Zebrabärbling, die in Teleostei klein und hochkonserviert ist, und somit einer umfassenden Untersuchung zugänglich. Für vergleichende Zwecke wurden einzelne Mitglieder anderer Familien untersucht. Wir haben durch phylogenetische Untersuchung gezeigt, dass die kanonischen sechs ORA Gene der Teleostei durch Verlust anzestraler Gene zustandekamen. Das ursprüngliche Muster der Strahlenflosser ist dem der Fleischflosser ähnlicher als zuvor angenommen. Wir konnten zeigen, dass die räumlichen Expressionsmuster für alle ORA Gene (eine der vier Hauptfamilien von Geruchsrezeptoren) derselben Regel folgen wie die bereits bekannten OR Muster, und mit diesen interkalieren. Darüberhinaus haben wir diese Beobachtung auf eine dritte Rezeptorfamilie erweitert, die der V2R-verwandten OlfC Gene. Wir konnten eine neue Expressionsregel für die Population der Kryptneuronen zeigen 'one cell population – one receptor', eine restriktivere Regel als die, die für ziliierte und mikrovilläre Rezeptorneuronen bekannt war 'one neuron – one receptor'. Wir haben als Kandidat für die Signaltransduktion von ORA4 ein im Riechepithel spezifisch in Kryptneuronen exprimiertes G alpha Protein identifiziert, Gi1b. Wir haben den Zielglomerulus der Kryptneuronen als einen der invarianten Glomeruli im mediodorsalen Cluster im Bulbus olfaktorius (mdg2) identifiziert. Es ist denkbar, dass die anderen fünf Glomeruli dieses Clusters von Neuronen innerviert werden, die die restlichen ORA Gene exprimieren. In vergleichenden Untersuchungen haben wir den Zielglomerulus TAAR13c-exprimierender Rezeptorneuronen als Bestandteil eines großen dorsolateralen Clusters amin-responsiver Glomeruli identifiziert. Wir konnten eine neue (vierte) Population von Rezeptorneuronen identifizieren, deren Zielglomerulus, mdg5, ebenfalls im mediodorsalen Cluster liegt. Wir haben im Rahmen einer Kollaboration für die den ORA Genen nahe verwandten Bitterrezeptorgene gezeigt, dass die Größe einer Genfamilie keine strikten Rückschlüsse auf das von dieser Familie erkannte Ligandenspektrum erlaubt. Wir konnten im Rahmen einer Kollaboration zwei Guanylatzyklasen als mutmasslichen Geruchsrezeptor (gucy2f) bzw. Signaltransduktionselement (gucy1b2) identifizieren. Dieses Projekt zeichnete sich durch einen ungewöhnlich hohen Anteil an Überraschungen im Projektverlauf aus. Drei verschiedene Antikörperfärbungen stellten sich trotz hochspezifischer Anfärbung bestimmter Zellpopulationen als Kreuzreaktivität heraus, so dass mehrere geplante Folgearbeiten nicht durchgeführt werden konnten. Der Anteil an erfolgreich generierten Antikörpern gegen Rezeptorproteine war unerwartet niedrig (1 von 6), was ebenfalls viele Folgeexperimente unmöglich machte.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2011) Shared and unique G alpha proteins in the zebrafish versus mammalian senses of taste and smell. Chemical Senses 36, 357–365
Oka Y. & Korsching S.I.
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(2012) Crypt neurons express a single V1R-related ora gene. Chemical Senses 37, 219–227
Oka Y., Saraiva L.R. & Korsching S.I.
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(2013) Zebrafish crypt neurons project to a single, identified mediodorsal glomerulus. Scientific Reports 3, 2063
Ahuja G., Ivandic I., Saltürk M., Oka Y., Nadler W. & Korsching S.I.
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(2014) Kappe neurons, a novel population of olfactory sensory neurons. Scientific Reports 4, 4037
Ahuja G., Bozorg Nia S., Zapilko V., Shiriagin V., Kowatschew D., Oka Y. & Korsching S.I.
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(2014) Tuning properties of avian and frog bitter taste receptors dynamically fit gene repertoire sizes. Molecular Biology and Evolution 31, 3216–3227
Behrens M., Korsching S.I. & Meyerhof W.
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(2015) Molecular and neuronal homology between the olfactory systems of zebrafish and mouse. Scientific Reports 5, 11487
Saraiva L.R., Ahuja G., Ivandic I., Syed A.S., Marioni J.C., Korsching S.I. & Logan D.W.
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(2016) Tetrapod V1R-like ora genes in an early-diverging rayfinned fish species: the canonical six ora gene repertoire of teleost fish resulted from gene loss in a larger ancestral repertoire. BMC genomics 17, 83
Zapilko V. & Korsching S.I.
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(2017) A single identified glomerulus in the zebrafish olfactory bulb carries the high-affinity response to death-associated odor cadaverine. Scientific Reports 7, 40892
Dieris M., Ahuja G., Krishna V. & Korsching S.I.
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(2018) Overlapping but distinct topology for zebrafish V2R-like olfactory receptors reminiscent of odorant receptor spatial expression zones. BMC genomics 19, 383
Ahuja G., Reichel V., Kowatschew D., Syed AS., Kotagiri AK., Oka Y., Weth F., Korsching SI.
