|
|
| Κωδικός Πόρου |
uch.biology.phd//2007voglis |
| Τίτλος |
Μοριακοί μηχανισμοί μνήμης και μάθησης στον οργανισμό Caenorhabditis elegans: Ο ρόλος του καναλιού ASIC-1 |
| Άλλος τίτλος |
Molecular mechanisms of learning and memory in the organism Caenorhabditis elegans: the role of ASIC-1 channel |
|
Συγγραφέας
|
Βόγγλης, Ιωάννης
|
|
Σύμβουλος διατριβής
|
Ταβερναράκης, Νεκτάριος
|
| Περίληψη |
Στη συγκεκριμένη διατριβή παρουσιάζεται η μελέτη των μοριακών μηχανισμών που ορίζουν την πλαστικότητα στην επικοινωνία των νευρικών κυττάρων του νηματώδους Caenorhabditis elegans κατά τη διαδικασία της μνήμης και της μάθησης. Η πλαστικότητα του νευρικού συστήματος εμφανίζεται να είναι συντηρημένη ανάμεσα σε διαφορετικά είδη και παρατηρείται από την αλλαγή στη συμπεριφορά τους με βάση την προγενέστερη εμπειρία. Το νευρικό σύστημα υποδέχεται και επεξεργάζεται τα περιβαλλοντικά ερεθίσματα οδηγώντας αρχικά στην άμεση απόκριση του οργανισμού και κατόπιν σε μακροπρόθεσμες αλλαγές της συμπεριφοράς. Το νηματώδες σκουλήκι C. elegans παρουσιάζει αξιοσημείωτη πλαστικότητα στο νευρικό του σύστημα και κατά συνέπεια στη συμπεριφορά του, εμφανίζοντας μια σειρά από διαφορετικά τέτοια παραδείγματα. Η αλλαγή της συμπεριφοράς ενός οργανισμού με βάση την προγενέστερη εμπειρία αποτελεί την εκδήλωση του φαινομένου της μνήμης και της μάθησης. Από τη συγκεκριμένη προσπάθεια βρέθηκε ότι το κανάλι ιόντων νατρίου ASIC-1 αποτελεί ρυθμιστικό παράγοντα της ικανότητας του οργανισμού να εμφανίζει πλαστικότητα στη συμπεριφορά του. Το κανάλι ASIC-1 ενεργοποιείται από τη μείωση του εξωκυττάριου pH και είναι μέλος της υπεροικογένειας των DEG/ENaCs η οποία περιλαμβάνει μόρια που συναντώνται από το νηματώδη μέχρι και τον άνθρωπο. Βρέθηκε ότι το στέλεχος asic-1(ok415), που φέρει μια έλλειψη στο γονίδιο asic-1 εμφανίζει μειωμένη ικανότητα εξαρτημένης μάθησης (associative learning) ενώ η ικανότητα αντίληψης περιβαλλοντικών ερεθισμάτων παραμένει φυσιολογική. Για τη διερεύνηση του τρόπου με τον οποίο το συγκεκριμένο κανάλι συμμετέχει στη διαδικασία της μάθησης αναγνωρίστηκε το μοτίβο έκφρασης του γονιδίου asic-1. Βρέθηκε ότι εκφράζεται σε 8 νευρώνες του C. elegans οι οποίοι συνιστούν το ντοπαμινεργικό σύστημα του οργανισμού. Αναλύοντας λεπτομερώς την υποκυτταρική τοποθέτηση της πρωτεΐνης διαπιστώθηκε ότι εμφανίζεται σε στικτή διάταξη στη μεμβράνη των ντοπαμινεργικών νευρώνων. Πειράματα συνεντοπισμού με το συναπτικό μάρτυρα SNB-1 έδειξαν ότι το κανάλι ASIC-1 τοποθετείται στις προσυναπτικές περιοχές των ντοπαμιεργικών νευρώνων. Για τη διερεύνηση του ρόλου της ντοπαμίνης στην εξαρτημένη μάθηση ακολούθησε ανάλυση του μεταλλαγμένου στελέχους cat-2(e1112) το οποίο παρουσιάζει μειωμένη ικανότητα βιοσύνθεσης του νευροδιαβιβαστή. Το στέλεχος αυτό εμφανίζει όμοια προβλήματα μάθησης με το μεταλλαγμένο στέλεχος asic-1(ok415) επιβεβαιώνοντας τον κομβικό ρόλο της ντοπαμίνης στην παραπάνω διαδικασία. Αυτό διαπιστώνεται και από το γεγονός ότι εξωγενής χορήγηση ντοπαμίνης οδηγεί στη διάσωση του φαινοτύπου τόσο για το στέλεχος cat-2(e1112) όσο και για το στέλεχος asic-1(ok415), παρά το γεγονός ότι το τελευταίο παράγει ντοπαμίνη σε φυσιολογικά επίπεδα. Ομοίως, το 14
διπλά μεταλλαγμένο στέλεχος για το ASIC-1 και το μεταφορέα ντοπαμίνης DAT-1 οδηγεί σε διάσωση του φαινοτύπου καθώς τα επίπεδα του νευροδιαδιβαστή είναι αυξημένα εξαιτίας της μεταλλαγής του DAT-1. Ακολουθώντας την αντίθετη προσέγγιση έγινε διακοπή της σηματοδότησης μέσω ντοπαμίνης. Έτσι, απαλοιφή των ντοπαμινεργικών νευρώνων αλλά και μεταλλαγή των υποδοχέων ντοπαμίνης οδηγεί σε φαινοτυπικές ανωμαλίες όμοιες με εκείνες του στελέχους asic-1(ok415). Ποιος είναι όμως ο μηχανισμός δράσης του καναλιού ASIC-1 για την εκδήλωση της μνήμης και της μάθησης; Προκειμένου να απαντηθεί το ερώτημα αυτό έγινε καταγραφή της ενεργότητας των ντοπαμινεργικών συνάψεων σε πειράματα FRAP. Βρέθηκε ότι η ενεργότητα των συνάψεων αυτών είναι μειωμένη στο στέλεχος asic-1(ok415). Έτσι, συμπεραίνεται ότι το κανάλι ASIC-1 δρα στις παραπάνω συνάψεις εξασφαλίζοντας την αυξημένη ενεργότητα και συνεπώς τη σηματοδότηση μέσω ντοπαμίνης που απαιτείται για τη διαδικασία της μνήμης και της μάθησης. Από την εργασία αυτή προκύπτει ένας νέος ρόλος για ένα μέλος των DEG/ENaCs στο νηματώδη, ενώ είναι η πρώτη φορά για οποιοδήποτε οργανισμό που ένα τέτοιο κανάλι συνδέεται με τη σηματοδότηση μέσω ντοπαμίνης κατά τη διαδικασία της μνήμης και της μάθησης.
|
| Φυσική περιγραφή |
186 σ. : εικ., πίνακ. ; 30 εκ. |
| Γλώσσα |
Ελληνικά |
| Ημερομηνία έκδοσης |
2007-11-07 |
| Συλλογή
|
Σχολή/Τμήμα--Σχολή Θετικών και Τεχνολογικών Επιστημών--Τμήμα Βιολογίας--Διδακτορικές διατριβές
|
|
|
Τύπος Εργασίας--Διδακτορικές διατριβές
|
| Σημειώσεις |
Διατμηματικό πρόγραμμα "Μοριακής Βιολογίας και Βιοϊατρικής" |
| Εμφανίσεις |
294 |
Μοριακοί μηχανισμοί μνήμης και μάθησης στον οργανισμό Caenorhabditis elegans: Ο ρόλος του καναλιού ASIC-1
