Developmental Expression of Kv Potassium Channels at the Axon Initial Segment of Cultured Hippocampal Neurons

Axonal outgrowth and the formation of the axon initial segment (AIS) are early events in the acquisition of neuronal polarity. The AIS is characterized by a high concentration of voltage-dependent sodium and potassium channels. However, the specific ion channel subunits present and their precise localization in this axonal subdomain vary both during development and among the types of neurons, probably determining their firing characteristics in response to stimulation. Here, we characterize the developmental expression of different subfamilies of voltage-gated potassium channels in the AISs of cultured mouse hippocampal neurons, including subunits Kv1.2, Kv2.2 and Kv7.2. In contrast to the early appearance of voltage-gated sodium channels and the Kv7.2 subunit at the AIS, Kv1.2 and Kv2.2 subunits were tethered at the AIS only after 10 days in vitro. Interestingly, we observed different patterns of Kv1.2 and Kv2.2 subunit expression, with each confined to distinct neuronal populations. The accumulation of Kv1.2 and Kv2.2 subunits at the AIS was dependent on ankyrin G tethering, it was not affected by disruption of the actin cytoskeleton and it was resistant to detergent extraction, as described previously for other AIS proteins. This distribution of potassium channels in the AIS further emphasizes the heterogeneity of this structure in different neuronal populations, as proposed previously, and suggests corresponding differences in action potential regulation

Role of neurofascin in gephyrin cluster formation and localization during inhibitory synaptogenesis in the central nervous system

Membrangebundene Zelladhäsionsmoleküle (CAMs) stellen Schlüsselkomponenten bei der Entstehung exzitatorischer Synapsen im ZNS dar. Bislang war wenig zu deren Rolle bei der Entstehung inhibitorischer Synapsen bekannt. Insbesondere der funktionelle Zusammenhang zwischen CAMs und der Clusterbildung des postsynaptischen Gerüstproteins Gephyrin, das die Akkumulation von GABAA-Rezeptoren an inhibitorischen Postsynapsen steuert, muss noch aufgeklärt werden. Neurofascin gehört zur L1-Unterfamilie der Immunglobulin-ähnlichen CAMs (IgCAMs). In vivo wurde gezeigt, dass es die Entstehung und Lokalisation von GABAergem Input an zerebellären Purkinje-Neuronen reguliert. Neurofascin stellt deshalb ein aussichtsvolles Kandidatenmolekül für die Rekrutierung von Gephyrin an inhibitorische Postsynapsen dar. Zu frühen Entwicklungszeitpunkten korrelierten die Bildung von Gephyrinclustern und ihre Translokation an den Axonhügel mit der Expression von Neurofascin auf dem Soma und Axoninitialsegment (AIS) dissoziierter hippokampaler Neurone. Des Weiteren wurde zu frühen Zeitpunkten der Synaptogenese hauptsächlich eine Neurofascin-Isoform exprimiert, der die fünfte Fibronektin-III ähnliche Domäne fehlt (NF-5te FN-III). Im Gegensatz dazu wurde die Isoform NF+5te FN-III erst im adulten Rattengehirn exprimiert. Die Transfektion von Expressionsvektoren unterschiedlicher Neurofascin-Isoformen bzw. Deletionsmutanten ergab, dass die embyronale Isoform NF-5te FN-III notwendig für die Gephyrinclusterbildung ist. Dieser Prozess scheint von extrazellulären Interaktionspartnern auf prä;- bzw. postsynaptischen Komponenten abhängig zu sein. Gegenwärtig ist die Identität eines Neurofascin-Interaktionspartners jedoch unbekannt. Punktmutationen in der zytoplasmatischen Domäne Neurofascins deuten darauf hin, dass dieses durch Aktivierung intrazellulärer Signalkaskaden die Clusterbildung von Gephyrin induziert. Mittels shRNA-vermitteltem Knockdown wurde gezeigt, dass Neurofascin notwendig für die Translokation von Gephyrin an den Axonhügel hippokampaler Neurone ist. Überdies ist Neurofascin sogar hinreichend für die funktionelle Wiederherstellung anomal lokalisierter Gephyrincluster nach Neurofascin-Knockdown. Die Expression von NF-5te FN-III resultierte in einer Akkumulation exogen exprimierten GFP-Gephyrins. Dies deutet auf einen funktionellen Zusammenhang zwischen Neurofascin und Gephyrin hin. Kolokalisationsstudien in HEK293- bzw. PC12E2-Zellen lieferten jedoch keinen Hinweis für eine direkte Neurofascin-Gephyrin-Interaktion, die zu den beobachteten Effekten führt.Membrane-bound cell adhesion molecules (CAMs) were discovered to be key players in initiating excitatory synapse formation in the CNS. However, so far little is known about the role of CAMs in inhibitory synapse development. In particular, a functional link between CAMs and the clustering of postsynaptic scaffold component gephyrin, which is a critical determinant of y-aminobutyric acid A (GABAA) clustering, still needs to be elaborated. Neurofascin belongs to the L1-subgroup of the immunoglobuline like CAMs (IgCAMs). In vivo Neurofascin has been shown to direct the formation and localization of GABAergic Input on cerebellar Purkinje neurons. Thus it serves as a candidate molecule recruiting gephyrin to inhibitory postsynaptic sites. At early stages of inhibitory synaptogenesis, formation of gephyrin clusters and their translocation to the axon hillock correlated with a somatic expression of neurofascin in rat hippocampal neurons. Furthermore, a neurofascin splice variant lacking the extracellular fifth fibronectine-III like domain (NF-5te FN-III) was predominantely expressed at early stages of synapse formation. In contrast expression of NF+5te FN-III harbouring the fifth fibronectine-III like domain was prominent only in adult brain. Transfection of expression vectors for different splice variants and deletion mutants of neurofascin revealed that the embryonic neurofascin isoform NF-5te FN-III is required for the formation of gephyrin clusters. This process is presumably dependent on extracellular interactions with molecules on pre- and postsynaptic terminals, respectively. However, possible interaction partners for neurofascin are unknown. Point mutations in the cytoplasmatic domain of neurofascin inhibited the formation of gephyrin clusters suggesting intracellular signal transduction pathways triggered by neurofascin. Furthermore, expression of neurofascin is necessary for the translocation of gephyrin clusters to the axon hillock of hippocampal neurons as shown by shRNA-mediated knockdown. In addition, overexpression of an embryonic neurofascin isoform was sufficient for functional rescue after knockdown of endogenous neurofascin. Expression of NF-5te FN-III resulted in the accumulation of exogenous GFP-Gephyrin at the axon initial segment AIS suggesting a functional link between neurofascin and gephyrin. However, colocalization studies in HEK293 and PC12E2 cells, respectively, did not provide an indication of direct neurofascin gephyrin interactions leading to the observed effects

Role of neurofascin in gephyrin cluster formation and localization during inhibitory synaptogenesis in the central nervous system

Membrangebundene Zelladhäsionsmoleküle (CAMs) stellen Schlüsselkomponenten bei der Entstehung exzitatorischer Synapsen im ZNS dar. Bislang war wenig zu deren Rolle bei der Entstehung inhibitorischer Synapsen bekannt. Insbesondere der funktionelle Zusammenhang zwischen CAMs und der Clusterbildung des postsynaptischen Gerüstproteins Gephyrin, das die Akkumulation von GABAA-Rezeptoren an inhibitorischen Postsynapsen steuert, muss noch aufgeklärt werden. Neurofascin gehört zur L1-Unterfamilie der Immunglobulin-ähnlichen CAMs (IgCAMs). In vivo wurde gezeigt, dass es die Entstehung und Lokalisation von GABAergem Input an zerebellären Purkinje-Neuronen reguliert. Neurofascin stellt deshalb ein aussichtsvolles Kandidatenmolekül für die Rekrutierung von Gephyrin an inhibitorische Postsynapsen dar. Zu frühen Entwicklungszeitpunkten korrelierten die Bildung von Gephyrinclustern und ihre Translokation an den Axonhügel mit der Expression von Neurofascin auf dem Soma und Axoninitialsegment (AIS) dissoziierter hippokampaler Neurone. Des Weiteren wurde zu frühen Zeitpunkten der Synaptogenese hauptsächlich eine Neurofascin-Isoform exprimiert, der die fünfte Fibronektin-III ähnliche Domäne fehlt (NF-5te FN-III). Im Gegensatz dazu wurde die Isoform NF+5te FN-III erst im adulten Rattengehirn exprimiert. Die Transfektion von Expressionsvektoren unterschiedlicher Neurofascin-Isoformen bzw. Deletionsmutanten ergab, dass die embyronale Isoform NF-5te FN-III notwendig für die Gephyrinclusterbildung ist. Dieser Prozess scheint von extrazellulären Interaktionspartnern auf prä;- bzw. postsynaptischen Komponenten abhängig zu sein. Gegenwärtig ist die Identität eines Neurofascin-Interaktionspartners jedoch unbekannt. Punktmutationen in der zytoplasmatischen Domäne Neurofascins deuten darauf hin, dass dieses durch Aktivierung intrazellulärer Signalkaskaden die Clusterbildung von Gephyrin induziert. Mittels shRNA-vermitteltem Knockdown wurde gezeigt, dass Neurofascin notwendig für die Translokation von Gephyrin an den Axonhügel hippokampaler Neurone ist. Überdies ist Neurofascin sogar hinreichend für die funktionelle Wiederherstellung anomal lokalisierter Gephyrincluster nach Neurofascin-Knockdown. Die Expression von NF-5te FN-III resultierte in einer Akkumulation exogen exprimierten GFP-Gephyrins. Dies deutet auf einen funktionellen Zusammenhang zwischen Neurofascin und Gephyrin hin. Kolokalisationsstudien in HEK293- bzw. PC12E2-Zellen lieferten jedoch keinen Hinweis für eine direkte Neurofascin-Gephyrin-Interaktion, die zu den beobachteten Effekten führt.Membrane-bound cell adhesion molecules (CAMs) were discovered to be key players in initiating excitatory synapse formation in the CNS. However, so far little is known about the role of CAMs in inhibitory synapse development. In particular, a functional link between CAMs and the clustering of postsynaptic scaffold component gephyrin, which is a critical determinant of y-aminobutyric acid A (GABAA) clustering, still needs to be elaborated. Neurofascin belongs to the L1-subgroup of the immunoglobuline like CAMs (IgCAMs). In vivo Neurofascin has been shown to direct the formation and localization of GABAergic Input on cerebellar Purkinje neurons. Thus it serves as a candidate molecule recruiting gephyrin to inhibitory postsynaptic sites. At early stages of inhibitory synaptogenesis, formation of gephyrin clusters and their translocation to the axon hillock correlated with a somatic expression of neurofascin in rat hippocampal neurons. Furthermore, a neurofascin splice variant lacking the extracellular fifth fibronectine-III like domain (NF-5te FN-III) was predominantely expressed at early stages of synapse formation. In contrast expression of NF+5te FN-III harbouring the fifth fibronectine-III like domain was prominent only in adult brain. Transfection of expression vectors for different splice variants and deletion mutants of neurofascin revealed that the embryonic neurofascin isoform NF-5te FN-III is required for the formation of gephyrin clusters. This process is presumably dependent on extracellular interactions with molecules on pre- and postsynaptic terminals, respectively. However, possible interaction partners for neurofascin are unknown. Point mutations in the cytoplasmatic domain of neurofascin inhibited the formation of gephyrin clusters suggesting intracellular signal transduction pathways triggered by neurofascin. Furthermore, expression of neurofascin is necessary for the translocation of gephyrin clusters to the axon hillock of hippocampal neurons as shown by shRNA-mediated knockdown. In addition, overexpression of an embryonic neurofascin isoform was sufficient for functional rescue after knockdown of endogenous neurofascin. Expression of NF-5te FN-III resulted in the accumulation of exogenous GFP-Gephyrin at the axon initial segment AIS suggesting a functional link between neurofascin and gephyrin. However, colocalization studies in HEK293 and PC12E2 cells, respectively, did not provide an indication of direct neurofascin gephyrin interactions leading to the observed effects

The discovery of the Aegina Marbles and their assimilation in the early 19th century art history

Geschichte der Entdeckung der der Giebelfiguren des Aphaia-Tempels auf der griechischen Insel Ägina (heute Glyptothek München und ihrer Rezeption in den Kunstwissenschaften des frühen 19. Jahrhunderts

Synthese de nitrure de silicium a partir de silazanes

SIGLECNRS-CDST / INIST-CNRS - Institut de l'Information Scientifique et TechniqueFRFranc

The Cell Adhesion Molecule Neurofascin Stabilizes Axo-axonic GABAergic Terminals at the Axon Initial Segment*

Cell adhesion molecules regulate synapse formation and maintenance via transsynaptic contact stabilization involving both extracellular interactions and intracellular postsynaptic scaffold assembly. The cell adhesion molecule neurofascin is localized at the axon initial segment of granular cells in rat dentate gyrus, which is mainly targeted by chandelier cells. Lentiviral shRNA-mediated knockdown of neurofascin in adult rat brain indicates that neurofascin regulates the number and size of postsynaptic gephyrin scaffolds, the number of GABAA receptor clusters as well as presynaptic glutamate decarboxylase-positive terminals at the axon initial segment. By contrast, overexpression of neurofascin in hippocampal neurons increases gephyrin cluster size presumably via stimulation of fibroblast growth factor receptor 1 signaling pathways