Steuerung neuronaler Aktivität durch den Co-Transmitter ATP: Rolle von P2Y1-Rezeptoren

• Antragstellerin: Dr. Daniela Hirnet
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 236860962

Die außergewöhnlich starke Expression von Proteinen des purinergen Transmittersystems im Bulbus olfactorius deutet auf eine bedeutende Rolle dieses Signalweges bei der Verarbeitung von Geruchsreizen hin. In welcher Weise ATP und seine Metabolite die Signalübertragung zwischen Neuronen in dieser Hirnregion beeinflussen, ist jedoch weitgehend unerforscht. Wir konnten kürzlich erstmals den Nachweis erbringen, dass ATP von den sensorischen Neuronen neben Glutamat als Co-Transmitter freigesetzt wird und Gliazellen aktiviert. Darüber hinaus konnten wir mit Hilfe von photolytisch aktivierbaren ATP-Derivaten (sogenannten caged nucleotides) zum ersten Mal zeigen, dass ATP die Signalübertragung zwischen den Neuronen des Bulbus olfactorius beeinflusst: Bei dieser Applikation, die der physiologischen Freisetzung von ATP nahekommt, wird die spontane Aktivität des neuronalen Netzwerks über Aktivierung von P2Y1-Rezeptoren moduliert. In dem hier beantragten Projekt soll der Einfluß von ATP auf die Neurone des Netzwerkes genauer entschlüsselt werden. Durch photolytische Freisetzung von ATP aus einer caged-Verbindung sollen mittels patch-clamp Ableitungen und konfokalem Calcium-Imaging diejenigen Neurone identifiziert werden, die funktionelle P2Y1-Rezeptoren exprimieren. Unsere Vorarbeiten deuten darauf hin, dass es sich um glutamaterge Neurone wie Mitralzellen oder external tufted Zellen handelt, welche bei der Prozessierung von Geruchsreizen eine zentrale Rolle einnehmen. Wir möchten weiterhin herausfinden, in welcher Weise die Aktivierung der G-Protein-gekoppelten P2Y1-Rezeptoren die Erregbarkeit der Neurone steuert und den zellulären Signalweg aufklären. Darüber hinaus möchten wir durch elektrische Stimulation der (purinergen) Afferenzen die Bedingungen untersuchen, unter welchen dieser purinerge Signalweg durch endogen freigesetztes ATP aktiviert wird. Aus den Ergebnissen erwarten wir neue Einblicke in die Mechanismen, wie das neuronale Netzwerk im Bulbus olfactorius durch das purinerge System beeinflusst wird, und wie dadurch die Verarbeitung von Geruchsinformationen moduliert werden kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Personen: Privatdozentin Dr. Heike Franke; Professor Dr. Peter Illes