Читать книгу Ziele und Wirkungsweise des regulatorischen FOXP2-Gens, Vergleich mit anderen Vertretern der FOX-Familie - Elena Tschumak - Страница 8

Sushi-Domain-Proteine werden auch Komplement-Kontrollproteine (CCP) genannt, denn sie regulieren sowohl das Immunsystem in Vertebraten (Kirkitadze et al., 2001) als auch die neuronale Entwicklung in C. elegans (Gendrel et al., 2009) und in Drosophila (Hoshino et al., 1993, 1996). Zur Bestimmung der SRPX2-Rolle bei der Synapsenbildung in einer Region des motorischen und des somatosensorischen Kortex der Maus, die dem Sprachgebiet der menschlichen Hirnrinde analog ist, führte man Extrapolierungens-Untersuchung sowohl in den Zellkulturen der V./ VI. Kortikalen Schicht als auch in vivo in utero durch. Durch die Antikörper-Färbung wurde festgestellt, dass die neuronale SRPX2-Überexpression zu einem Anstieg des vesikulären Glutamat-Transporters 1 (VGLUT1)-Niveaus führt. Gleichzeitig sind die beiden auch colokalisiert. Das Niveau der inhibitorischen synaptischen Marker für den vesikulären GABA-Transporter VGAT und für das Gephyrin bleib jedoch unverändert. Die dendritische Morphologie blieb von der SRPX2-Überexpression auch unbeeinflusst. Dementsprechend führte die Überexpression des SRPX2-Gens sowohl bei Menschen als auch bei Ratten zur erhöhten Synapsen-Dichte erregender Synapsen in der Wirbelsäule ohne Auswirkungen auf die Entstehung hemmender Synapsen. Dabei zeigten juvenile Ratten höhere SPRX2-Expression als Erwachsene, was auf die entwicklungsbedingte Synapsenbildung zurückzuführen ist. Mit Hilfe der Coimmunoprecipitation und des Immunoblots der Synaptosomen wurde nachgewiesen, dass das SRPX2 in der Nähe der Sekretionsstellen sich mit sich selbst, jedoch nicht mit anderen Mitgliedern der SRP-Familie oligomerisiert. Mit Hilfe der Elektroporation wurde festgestellt, dass die FoxP2-transfizierten kortikalen Neurone im Vergleich zu GFP-transfizierten Neuronen eine geringere Menge an SRPX2 enthielten. Dies deutet darauf hin, dass das FoxP2 die SRPX2-Expression in kortikalen Kulturen hemmt. Durch die Chromatin-Immunopräzipitation (ChIP) wurde auch bestätigt, dass das FoxP2 direkt an den SRPX2-Promoter bindet.

Durch die Liposom-Transfektion mit anschließender Synapsenfärbung wurde 7 Tage danach festgestellt, dass die FoxP2-transfizierten Neurone eine geringere Dendriten-Dichte sowie eine Abnahme exzitatorischer Synapsen zeigten. Die Dichte inhibtorischer Synapsen blieb dabei unverändert. Zusätzliche FoxP2-Überexpression in kortikalen Neuronen verursachte eine Abnahme der primären Dendriten-Zahl, die von gleichzeitiger Abnahme ihrer Länge begleitet wurde. Diese Wirkung konnte durch die SRPX2-Coexpression nicht kompensiert werden, was evtl. darauf zurückzuführen ist, dass das FoxP2 zusätzliche Effektoren hat. Diese Effektoren könnten die dendritische Morphologie in den kortikalen Neuronen regulieren. Somit scheint die SRPX2-Wirkung sich auf die Synapsenbildung zu beschränken. Mit Hilfe der Whole-Cell-Voltage-Clamp wurde in vivo beobachtet, wie die SRPX2-transfizierte Neuronen eine signifikante mEPSC-Reduktion zeigten.

Um zu untersuchen, ob der SRPX2-Knockdown den menschlichen Sprachstörungen ähnlichen Defekt bei Mäusen verursacht, wurden Mäuse im Säuglingsalter von ihren Müttern getrennt. Die Ultraschall-Laute, die sie emittieren, wurden gemessen. Es wurde beobachtet, das die SRPX2-shRNA-elektroporierte junge Mäuse eine verringerte Vocalizations-Frequenz zeigten. Damit wurde nachgewiesen, dass das SRPX2 Dichte erregender Synapsen reguliert und die Ultraschall-Laute der Maus in vivo beeinflusst. Sushi-Domain-Proteine ihrerseits können eine Rolle bei der Regulierung synaptischer Entwicklung und Organisation bei Wirbeltieren spielen. Dies wird evtl. durch die Modulation der Komplementkaskade-Komponenten bewerkstelligt. Die FoxP/SRXP2-Interaktion in kortikalen Neuronen wirkt dabei regulierend.