Molecular regulation of microtubule rearrangements in pre-synapse during synaptogenesis

Abstract

The formation of functional connections between neurons through synapses during neuronal development as well as in later stages of neuronal remodeling is crucial for the proper functioning of the nervous system. Current research reveals the importance of further understanding of dynamic changes underlying these processes. In this study, I focused specifically on formation of axonal en passant synapses. Although microtubular remodeling is known to play crucial role in the proper formation of presynaptic boutons, specific molecular mechanism of its action remains to be understood. The main aim of this thesis was to characterize the role of CRMP2 and selected tubulin posttranslational modifications in presynapse during formation of en passant synapses. First the functional model of en passant presynaptic formation using poly-D-lysine-treated beads was established. For this purpose, mouse cortical neurons were cultured in microfluidic chambers, allowing spatial separation of axons from neuronal cell bodies and detailed monitoring of synaptogenesis. Using this model, the influence of selected microtubule posttranslational modifications as well as role of microtubule associated protein (MAP) CRMP2 was investigated. The results demonstrate, that particularly one isoform of CRMP2 - CRMP2A plays role in...

Vytváření funkčních spojení mezi neurony prostřednictvím synapsí během vývoje neuronů i v pozdějších fázích neuronální remodelace je zásadní pro správné fungování nervového systému. Současný výzkum ukazuje, že studium dynamických změn spojených s těmito procesy je zásadní pro jejich lepší pochopení. V této studii jsem se zaměřila konkrétně na tvorbu axonálních en passant synapsí. Ačkoli je známo, že remodelace mikrotubulů hraje klíčovou roli ve správné tvorbě presynaptických boutonů, molekulární mechanismy, které ji řídí, zůstávají dosud neznámé. Hlavním cílem této práce bylo charakterizovat roli CRMP2 a vybraných posttranslačních modifikací tubulinu během tvorby en passant presynapsí. Nejprve byl vytvořen funkční model tvorby en passant presynapsí na axonech pomocí kuliček ošetřených poly-D-lysinem. Za tímto účelem byly myší kortikální neurony kultivovány v mikrofluidických komorách, což umožnilo prostorové oddělení axonů od těl neuronů neuronálních buněk a podrobné sledování synaptogeneze. Pomocí tohoto modelu byl zkoumán vliv vybraných posttranslačních modifikací mikrotubulů a role mikrotubulárního asociovaného proteinu (MAP) CRMP2. Bylo prokázáno, že obzvláště jedna izoforma CRMP2 - CRMP2A hraje roli při tvorbě en passant synapsí. Také bylo pozorováno zvýšení tyrosinovaného a snížení...