Lokalisierung und Funktion von synaptischen Proteinen in der Netzhaut von Säugetieren

Im Nervensystem findet die Kommunikation zwischen Zellen an hochspezialisierten Kontaktstellen, den Synapsen statt. Die Information wird in Form von Neurotransmitter von einem Neuron auf ein anderes übertragen. Für die Freisetzung des Transmitters am präsynaptischen Neuron ist das Zusammenspiel verschiedener Proteine notwendig. Bei diesem Freisetzungemechanismus, der Exocytose, wird der neurotransmitter-gefüllte-Vesikel in die Nähe der präsynaptischen Membran gebracht, mit dieser quasi verankert und so nah herangezogen, bis er an die Membran andockt (Südhof, 1995). Der angedockte Vesikel wird auf die Fusion vorbereitet, indem er das sogenannte „priming“ durchläuft. Nur ein geprimter Vesikel kann letztlich mit der Membran fusionieren und den Neurotransmitter in den synaptischen Spalt entlassen. Die Munc13-Proteine wurden als Priming-Faktoren an den Synapsen des Gehirns beschrieben, deren Fehlen dazu führt, daß kein Transmitter mehr freigesetzt wird (Augustin et al, 1999 b; Brose et al, 2000). In der Retina gibt es verschiedene Formen von Synapsen: die tonisch freisetzende Bandsynapse und die phasisch freisetzende konventionelle Synapse. Die vorliegende Arbeit konnte zeigen, daß Munc13-Proteine heterogen an den Synapsen der Retina verteilt sind: (I) Munc13-1 ist das einzige Munc13-Protein, das präsynaptisch an den Bandsynapsen der Photorezeptoren vorkommt, (II) keines der Munc13-Proteine liegt präsynaptisch an den Bandsynapsen der Bipolarzellen vor und (III) alle Munc13-Proteine kommen an konventionellen Amakrinzell-Synapsen vor. Daraus können verschiedene Schlussfolgerungen gezogen werden: (i) Die Bandsynapsen der Photorezeptoren haben einen Munc13-1-abhängigen Freisetzungsmechanismus. (ii) die Bandsynapsen der Bipolarzellen haben wahrscheinlich einen Munc13-unabhängigen Freisetzungsmechanismus und unterscheiden sich damit grundlegend von den Bandsynapsen der Photorezeptoren. (iii) Die Lokalisation von Munc13-1 an den konventionellen Amakrinzell-Synapsen zeigt, daß Munc13-1 nicht nur mit tonisch freisetzenden, sondern auch mit phasisch freisetzenden Synapsen assoziiert ist. (iv) Die Expression von Kombinationen der Munc13-Proteine an den konventionellen Synapsen der Amakrinzellen belegt einen grundlegenden Unterschied in der Art der vesikulären Freisetzung zwischen Bandsynapsen und konventionellen Synapsen. Die Untersuchungen aller Munc13-ko Retinae zeigen, daß Munc13-1 das wichtigste der Munc13-Proteine ist und möglicherweise eine Rolle bei der Differenzierung der Stäbchen-Bipolarzellen spielt