Lokalisation und Verteilung von Synapsen auf identifizierten Zellen im Zentralen Nervensystem von Drosophila melanogaster

Wir präsentieren zwei Techniken, mit deren Hilfe es erstmals möglich ist, zentralnervöse Synapsen im Zentralen Nervensystem (ZNS) von Drosophila melanogaster reproduzierbar darzustellen und experimentellen Methoden zugänglich zu machen. Die erste Technik beruht auf dem UAS/Gal4-System und ermöglicht die Expression markierter synaptischer Proteine in bekannten reproduzierbaren Neuronen. Die zweite Technik beruht auf der Einzel-Zelltransplantation und erlaubt die reproduzierbare Visualisierung von Synapsen in allen neuralen Zell-Linien des Drosophila Bauchmark.Mit Hilfe dieser Techniken konnte gezeigt werden, dass Neuriten im Bauchmark von Drosophila mindestens drei unterschiedliche Kompartimente aufweisen: 1. Primäre, häufig transversal verlaufende Neurite ohne Output-Synapsen, 2. Seitenneurite von vermutlich rein postsynaptischer Natur und 3. Seitenneurite, die präsynaptisch spezialisierte Regionen aufweisen. Des Weiteren konnten wir nachweisen, dass die Seitenneurite von Motroneuronen im ZNS vermutlich rein postsynaptisch sind. Weitere Beobachtungen veranlassen uns zu der Hypothese, dass motorneuronale Seitenneurite in Drosophila homolog oder analog zu Dendriten in Vertebraten sein könnten.Mit Hilfe der Transplantationstechnik untersuchten wir weiterhin die Funktion des Gens kakapo im ZNS. Obwohl kakapo für die Entwicklung von Synapsen an der Neuromuskulären Verbindung wichtig ist, konnten wir im ZNS keinen Phänotyp feststellen. Dies legt nahe, dass zwischen der Entwicklung von periphären und zentralnervösen Synapsen klare Unterschiede bestehen.

We present two techniques that enable us for the first time, to reproducibly visualize synapses in the central nervous system (CNS) of Drosophila melanogaster and make them a possible target for further investigation. The first technique is based on the UAS/Gal4-system and allows expression of tagged synaptic proteins in well known reproducible neurons. The second technique is based on the transplantation of single cells and allows the reproducible visualisation of synapses of all neural cell lineages in the Drosophila nerve chord.With those techniques it could be shown that neurites in the Drosophila nerve chord have at least three different compartments: 1. Primary, mostly transversal neurites with no Output-synapses, 2. presumably postsynaptic sidebranches and 3. sidebranches with presynaptic specialized regions. Furthermore we could show that motorneuronal sidebranches within the CNS are presumably postsynaptic. Additional observations lead us to the hypthesis that motorneuronal sidebranches in Drosophila are homolog or analog to dendrites of vertebrates.With the transplantation technique we investigated the function of the kakapo gene in the CNS. We could detect no phenotype in the CNS, even though kakapo is known to play a role in the development of the synapses at the neuromuscular junction. This suggests that there are clear differences inbetween the development af periphere and central nervous synapses.