ИСТИНА

Мы стремимся понять, как нейромодуляция, исходящая от терминалей типа II, влияет на быстрое высвобождение синаптических пузырьков терминалей типа I, также известных как нервно-мышечные соединения (NMJ). Благодаря своему периферийному расположению эти синапсы легко доступны и, таким образом, служат идеальным примером для аналогичных взаимодействий в менее доступном мозге, где модуляция синапсов является основным средством для процессов обучения. Синапсы самих нейромодулирующих нейронов у личинок дрозофилы, известных как синаптические терминали типа II, изучены гораздо меньше по сравнению с синапсами двигательных нейронов, называемых терминалами типа I (или NMJ, нервно-мышечное соединение). В частности, механизм экзоцитоза в синаптических терминалях типа II, образованных аксонами тираминергических / октопаминергических непарных срединных нейронов, находится в центре наших экспериментов. Эти терминали типа II образуют синапсы типа «en-passent», содержат плотные везикулы и модулируют эффективность передачи NMJs. Однако неизвестно, используют ли эти терминали типа II каркасные белки для образования цитоматриц типа активной зоны. Этот вопрос будет тщательно изучен с помощью комбинации иммуноцитохимии, ультраструктурного анализа, включая маркировку иммуногольд метода. В качестве важного аспекта для более глубокого понимания, будут изучены взаимодействия между терминалями I и II типа во время метаморфоза, что до сих пор Terra Incognita.

We particularly seek to understand how neuromodulation emanating from type II terminals impacts on the fast synaptic vesicle release of type I terminals also known as neuromuscular junctions (NMJ). Due to their peripheral location, these synapses are easily accessible and, thus, serve as an ideal example for similar interactions in the less accessible brain where modulation of synapses is a major means for learning processes. Synapses of the neuromodulatory neurons themselves, in Drosophila larvae known as type II synaptic terminals are much less studied compared to synapses of motor neurons called type I terminals (or NMJ, neuromuscular junction). In particular, the mechanism of exocytosis of the type II synaptic terminals formed by the axons of tyraminergic/octopaminergic unpaired median neurons are in the focus of our experiments. These type II terminals form synapses of the “en-passent”-type, contain dense core vesicles and modulate the efficacy of transmission by NMJs. Whether these type II-terminals use scaffold-proteins to form active zone-type cytomatrices remains unknown, however. This question will be rigorously explored by a combination of immunocytochemistry, ultrastructural analysis including immunogold labeling and, importantly, super resolution light microscopy, following protocols well established in the Sigrist lab. As an essential aspect for deeper understanding, will seek to study the developmental interplay between of type I and II terminals, particularly during metamorphosis, so far a terra incognita. Particularly, whether interactions between motor and neuromodulatory neurons and their terminals during metamorphosis are necessary in order to establish fully functional “proper” NMJs and “en-passant”-synapses (type II terminals) in the adult muscle is in the focus here. Throughout, we shall use a behavioral read out for functional importance: (i) larval crawling and (ii) adult stationary flight.

Сравнение между аксонными терминалями октопаминергического эфферентного дорсального или вентрального непарных срединныхнейронов на скелетных мышцах у Schistocerca gregaria, и Drosophila melanogaster обнаруживают множество сходств. У обоих видов октопаминергический аксон образует бисерные волокна, где бутоны или варикозное расширения образуют терминали типа II в отличие от нервно-мышечного соединения (NMJ) или терминалей типа I. Эти терминали типа II являются иммунопозитивными как для тирамина, так и для октопамина и, в отличие от терминалей типа I, которые имеют прозрачные синаптические везикулы, содержат только электронноплотные везикулы. Stocker B., Bochow C., Damrau C, Mathejczcyk T, Wolfenberg H., Colomb J., Weber C., Ramesh N., Duch C., Biserova NM., Sigrist S., Pflüger H.J. 2018. Structural and Molecular Properties of Insect Type II Motor Axon Terminals. // Frontiers in Systems Neuroscience. – 2018. V.12. P1-16. doi: 10.3389/fnsys.2018.00005