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Jens Christian Fuhrmann

• Synapsen sind spezialisierte Zellkontakte, die der Kommunikation von Nervenzellen dienen. Für eine effiziente Signalübertragung ist es erforderlich, daß an diesem Prozeß beteiligte Proteine präzise und in hoher Dichte an der Synapse angereichert vorliegen. Die selektive Akkumulation von Glyzinrezeptoren sowie der verbreitetesten GABAARezeptoren an inhibitorischen Synapsen wird durch das periphere Membranprotein Gephyrin vermittelt. Gephyrin bindet direkt an die β-Untereinheit des Glyzinrezeptors und kann diesen vermittels seiner Affinität zu polymerisiertem Tubulin am Zytoskelett verankern. Um mehr über die Rolle dieses Proteins in der Entwicklung und Funktion von inhibitorischen Synapsen zu erfahren, sollten in der vorliegenden Arbeit neue Interaktionspartner von Gephyrin identifiziert werden. Hierzu wurde das Zwei-Hybrid-System in Saccharomyces cerevisiae zur Analyse einer cDNA-Bank aus dem Gehirn von Ratten verwendet. Dies resultierte in der Sequenzaufklärung von 24 potentiellen Gephyrin-bindenden Proteinen. Von diesen erwiesen sich vier in einem weiteren Bindungsexperiment als positiv und kommen daher als hochaffine Interaktionspartner in Frage. Es handelte sich um die eng verwandten Dynein light chains-1 und -2 (Dlc-1/-2), den Natrium-Kalzium-Austauscher NCX2 und ein Fragment eines bisher unbekannten Proteins, das nicht weiter untersucht wurde. Im Einklang mit einer möglichen Interaktion zwischen NCX2 und Gephyrin gelang es zu zeigen, daß NCX2 sowie das verwandte Protein NCX3 in neuronalen Primärkulturen an inhibitorischen Synapsen mit Gephyrin-Immunreaktivität kolokalisierten. Der Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit lag in der Untersuchung der Interaktion zwischen Gephyrin und Dlc-1/-2. Die Bindedomäne von Gephyrin für Dlc-1/-2 konnte auf den Bereich von Aminosäuren 181-243 eingegrenzt werden, und eine Gephyrinmutante ohne dieses Bindemotiv wies keine Affinität zu Dlc-1/-2 auf. Sowohl endogenes als auch rekombinant exprimiertes Dlc-Protein kolokalisierte mit aus der Überexpression in HEK-Zellen resultierenden zytosolischen Gephyrinaggregaten. Weiter gelang die Coimmunpräzipitation von Komplexen aus Gephyrin und Dlc-1/-2 aus transfizierten HEK-Zellen, und bakteriell exprimierte GST-Fusionsproteine von Dlc-1 bzw. Gephyrin reicherten den jeweils anderen Bindungspartner aus Hirnextrakt an. In neuronalen Primärkulturen waren Dlc-Proteine zu großen Anteilen zytoplasmatisch lokalisiert, darüberhinaus jedoch in Abhängigkeit von der Zelldichte an inhibitorischen Synapsen angereichert. Dlc-1/-2 sind Komponenten der Motorproteinkomplexe Dynein und Myosin-Va, in welchen sie möglicherweise als Adapter für zu transportierende Lasten dienen. Es ist daher denkbar, daß Gephyrin über Dlc-1/-2 mit einem aktiven Transportprozess verbunden wird. Zur Untersuchung dieser Frage wurden EGFP-epitopmarkierte Gephyrinproteine in hippokampalen Neuronen exprimiert und auf ihre subzelluläre Lokalisation untersucht. Sowohl EGFP-Gephyrin als auch die Deletionsmutante ohne Dlc-Bindemotiv waren zuverlässig an inhibitorischen Synapsen angereichert, ein Lokalisationsdefekt aufgrund fehlender Dlc-Bindung wurde nicht beobachtet. Dieses Ergebnis spricht gegen eine essentielle Rolle von Dlc-1/-2 und möglicherweise assoziierten Motorproteinen im Transport von Gephyrin zur Synapse. Aktiver Transport kann jedoch andere Funktionen im Zusammenhang mit der subzellulären Lokalisation von Gephyrin haben, wie etwa im retrograden Transport zum Zellkörper des Neurons. Diese Frage wird in weiteren Experimenten zu untersuchen sein.