RT Dissertation/Thesis
T1 Olfaktorische Rezeptoren mit speziellen topographischen Expressionsmustern
A1 Feistel,Torben
WP 2007/03/01
AB In der vorliegenden Arbeit wurden olfaktorische Rezeptoren (OR) untersucht, die sich durch besondere Expressionsmuster in chemosensorischen Subsystemen auszeichnen. Es hat sich gezeigt, dass von den mehr als tausend OR Genen eine kleine Gruppe (etwa 50) nicht nur im olfaktorischen Epithel exprimiert wird, sondern auch im Vomeronasalorgan (VNO), das generell durch die Expression der Vomeronasal-Rezeptoren V1R und V2R charakterisiert. Die ?ektopisch? im VNO exprimierten OR Gene repräsentieren unterschiedliche Rezeptor-Familien und umfassen Gene aus unterschiedlichen Genclustern, die auf verschiedenen Chromosomen lokalisiert sind. Allerdings wurde in allen untersuchten Individuen offenbar das gleiche ?Set? an Genen exprimiert. Die Mehrzahl der OR Gene wurde in relativ wenigen VNO Neuronen exprimiert, einige wenige Gene jedoch jeweils in mehr als 100 Zellen. Dabei wurde ein distinktes OR Gen (mOR261-6) im VNO weiblicher Tiere in deutlich mehr Zellen exprimiert als in dem männlicher Tiere. Die höchste Anzahl OR exprimierender VNO Neuronen war in einer kurzen postnatalen, präpubertären Phase zu beobachten. Für VNO Neurone, die den Rezeptor mOR18-2 exprimieren, konnte gezeigt werden, dass sie gleichzeitig ein V1R-Gen co-exprimieren. Für das OR Gen mOR18-2 wurde im Gegensatz zur typischen mono-allelischen Expression in den Sinneszellen des olfaktorischen Epithels in den Neuronen des VNOs die Expression von beiden Allelen (bi-allelisch) nachgewiesen. Die funktionellen Implikationen der Expression von zwei Rezeptortypen sind unklar. Die ausschließlich im olfaktorischen Epithel exprimierte Genfamilie der OR37 Rezeptoren zeichnet sich ebenfalls durch ein besonderes topographisches Expressionmuster aus. Diese Gene werden nur in Zellen exprimiert, die in einem zentralen, eng umgrenzten Areal der nasalen Turbinalen lokalisiert sind. Detaillierte Analysen zum Expressionsmuster von distinkten OR37-Subtypen ergaben charakteristische Subkompartimentierungen in diesem zentralen Zellcluster. Die relativ hohe Zahl von OR37 exprimierenden Zellen in diesem zentralen Epithelareal resultiert in einer deutlich geringeren Zelldichte für andere Rezeptortypen in dieser Region; d.h. Zellen in diesem epithelialen Areal exprimieren bevorzugt OR37 Gene. Die Mechanismen, die zur Ausbildung dieses speziellen Expressionsmusters im OE führen sind bisher unbekannt. Analysen einer neuen transgenen Mauslinie, in der alle Zellen, die ein definiertes Mitglied der OR37 Genfamilie zur Expression auswählen permanent markiert werden, haben gezeigt, dass die Transkription von OR37 Genen auch in Zellen außerhalb des ?Clusters? induziert werden kann; in diesen Regionen wird die Expression offenbar kurzfristig wieder beendet. Diese Befunde sprechen dafür, dass die geclusterte Organisation von OR37 exprimierenden Sinneszellen auf einen Mechanismus zurückzuführen ist, der eine Initiation der Transkription von OR37 Genen in verschiedenen Arealen des Epithels ermöglicht, die Aufrechterhaltung der Transkriptionsprozesse aber exklusiv auf den zentralen Turbinalbereich beschränkt. Die einzigartigen Eigenschaften der OR37 Rezeptoren führten zur Annahme, dass sie u.U. auf chemische Verbindungen reagieren die für Säuger besonders relevant sind. Daher wurden flüchtige Verbindungen aus komplexen Gemischen chemischer Komponenten aus dem unmittelbaren Lebensraum von Mäusen untersucht. Elektro-Olfaktogramme von verschiedenen Regionen des Riechepithels haben gezeigt, dass ?head-space? von Einstreu im zentralen Bereich des Turbinals IIb eine stärkere elektrische Antwort auslöste als in anderen Epithelbereichen. Einzelne Verbindungen aus dem Gemisch lösten in verschiedenen Epithelabschnitten vergleichbare elektrische Antworten aus; allerdings wurde für 6-Hydro-6-methl-3-heptanon eine stärkere Reaktion in der zentralen Turbinalregion registriert; diese Verbindung wird als ein Pheromon von Mäusen betrachtet. Die Daten zur Expression und zum Reaktionspektrum distinkter olfaktorischer Rezeptoren unterstützen die These, dass VNO und olfaktorisches Epithel zwar strukturell separate Systeme darstellen, ihre Reaktionsspektren und Funktionen allerdings überlappen, insbesondere bei der Registrierung von komplexen Substanz-Gemischen mit weitreichender biologischer Relevanz.
K1 Rezeptor
K1 Expressionsmuster
PP Hohenheim
PB Kommunikations-, Informations- und Medienzentrum der Universität Hohenheim
UL http://opus.uni-hohenheim.de/volltexte/2007/176