Visualisierung der Expression, des Transports und der Exozytose von Neuropeptiden in Drosophila melanogaster

Neuropeptide beeinflussen eine äußerst vielfältige Reihe physiologischer Prozesse. Neuropeptide werden oft zusammen mit Neurotransmittern freigesetzt, aber im Gegensatz zu Neurotransmittern können die Zielzellen der Neuropeptide weit von den Sekretionsorten entfernt sein. Daher ist es oft schwierig, die Menge an Neuropeptidfreisetzung in vivo durch elektrophysiologische Methoden zu messen. Hier stellen wir ein in vivo System zur Untersuchung der Entwicklungsexpression, Verarbeitung, Transport und Freisetzung von Neuropeptiden auf. Ein GFP-markiertes atriales natriuretisches Faktor-Fusionsprotein (preproANF-EMD) wurde im Nervensystem von Drosophila mit dem panneuralen Promotor elav exprimiert. Während der embryonalen Entwicklung wurde proANF-EMD erstmals in synaptischen Regionen des ZNS in Embryonen der Entwicklungsstufe 17 angesammelt. Im dritten Larvenstadium waren hochfluoreszierende Neuronen im gesamten ZNS evident. Bei den adulten Tieren war die Fluoreszenz in den Pilzkörpern, dem Antennenlappen und dem zentralen Komplex ausgeprägt. An der larvalen neuromuskulären Verbindung war proANF-EMD in den Nervenenden konzentriert. Wir verglichen die Freisetzung von proANF-EMD aus synaptischen Boutons der NMJ 6/7, die fast ausschließlich glutamathaltige klare Vesikel enthalten, mit denen der NMJ 12, die die peptidergischen Typ-III-Boutons umfassen. Bei der Depolarisation wurden innerhalb von 15 Minuten etwa 60 % des markierten Neuropeptids aus den NMJs beider Muskeln freigesetzt, wie durch sinkende Fluoreszenz beurteilt. Obwohl der elav-Promotor in den motorischen Neuronen, die beide NMJs 6/7 und 12 innervieren, gleichermaßen aktiv war, enthielt die NMJ 12 46-mal mehr Neuropeptid und setzte während der Stimulation viel mehr proANF-EMD frei als die NMJ 6/7. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass peptidergische Neuronen eine verbesserte Fähigkeit zum Ansammeln und/oder Freisetzen von Neuropeptiden im Vergleich zu Neuronen haben, die hauptsächlich klassische Neurotransmitter freisetzen.