Circadiam pacemaker neurons in the brain of drosophila melangaster: Networking, transport and secretion of the neuropepide "pigment dispering factor"

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Biologische Uhren kontrollieren eine Vielzahl tagesrhythmischer Prozesse, wie z.B. Schlaf/Wach-Rhythmen bei Säugern und Lokomotionsaktivität bei Insekten. Insekten - insbesondere die Taufliege Drosophila melanogaster - wurden erfolgreich als Modellsystem zur Erforschung der Funktionsweise innerer Uhren benutzt. Wie bei Säugern werden bei Insekten molekulare Oszillationen in einzelnen Schrittmacherneuronen erzeugt und diese im Wesentlichen durch Neuropeptidtransmitter an andere Neuronen weitergegeben. Bei Insekten kommt hierbei dem Peptid "pigmentdispersing-factor" (PDF) besondere Bedeutung zu. Es scheint Kopplungssignal zwischen einzelnen Schrittmacherneuronen sowie circadianes Ausgangssignal zu sein. Diese beiden Funktionen sind bei D.melanogaster offensichtlich mit 2 Neuronentypen verknüpft - den PDF-Neuronen mit großen und kleinen Somata. Die großen Neuronen erscheinen eher im Kopplungsweg involviert, während die kleinen wichtig zur Weiterleitung rhythmischer Signale an die lokomotorischen Zentren sind. Dies soll genauer untersucht werden. Beide Neuronen-Typen unterscheiden sich in der Feinregulation der molekularen Uhr sowie in der rhythmischen Regulation der PDF Sekretion. Noch unklar ist, wie die molekulare Uhr die PDF-Sekretion kontrolliert und wie PDF als Rückkopplungsignal auf die molekulare Uhr zurückwirkt. Dies soll an Mutanten durch Kombination von Verhaltensversuchen und Histologie auf licht- und elektronenmikroskopischer Ebene geklärt werden. Aufgrund der kleinen Zahl von PDF-Neuronen (4 große und 4 kleine Zellen pro Hirnhemisphäre), versprechen wir uns von den Untersuchungen eine im Vergleich zu Säugern (mit ca. 10000 SCN-Neuronen pro Hemisphäre) einfachere Charakterisierung der Funktion einzelner Zellen im circadianen System.