@phdthesis{Thamm2009,
  author    = {Thamm, Markus},
  title     = {Charakterisierung der Serotonin-Rezeptoren der Honigbiene Apis mellifera : von den Genen zum Verhalten},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-40736},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2009},
  abstract  = {Das serotonerge System besitzt sowohl bei Invertebraten als auch bei Vertebraten eine große Bedeutung f{\"u}r die Kontrolle und Modulation vieler physiologischer Prozesse und Verhaltensleistungen. Bei der Honigbiene Apis mellifera spielt Serotonin (5-Hydroxytryptamin, 5-HT) eine wichtige Rolle bei der Arbeitsteilung und dem Lernen. Die 5-HT-Rezeptoren, die {\"u}berwiegend zur Familie der G-Protein gekoppelten Rezeptoren (GPCRs) geh{\"o}ren, besitzen eine Schl{\"u}sselstellung f{\"u}r das Verst{\"a}ndnis der molekularen Mechanismen der serotonergen Signalweiterleitung. Ziel dieser Arbeit war es, 5-HT-Rezeptoren der Honigbiene zu charakterisieren. Dazu z{\"a}hlt die Identifizierung der molekularen Struktur, die Ermittlung der intrazellul{\"a}ren Signalwege, die Erstellung von pharmakologischen Profilen, die Ermittlung der Expressionsmuster und die Ermittlung der physiologischen Funktionen der Rezeptoren. Mit Hilfe der Informationen aus dem Honey Bee Genome Project, konnten drei RezeptorcDNAs kloniert werden. Vergleiche der abgeleiteten Aminos{\"a}uresequenzen mit den Aminos{\"a}uresequenzen bereits charakterisierter Rezeptoren legten nahe, dass es sich dabei um einen 5-HT1- (Am5-HT1) und zwei 5-HT2-Rezeptoren (Am5-HT2α und Am5-HT2β) handelt. Die strukturelle Analyse der abgeleiteten Aminos{\"a}uresequenz dieser Rezeptoren postuliert das Vorhandensein der charakteristischen heptahelikalen Architektur von GPCRs und zeigt starkkonservierte Motive, die bedeutend f{\"u}r die Ligandenbindung, die Rezeptoraktivierung und die Kopplung an G-Proteine sind. F{\"u}r die beiden 5 HT2-Rezeptoren konnte zudem alternatives Spleißen nachgewiesen werden. Mit den cDNAs des Am5-HT1- und des Am5-HT2α-Rezeptors wurden HEK293-Zellen stabil transfiziert und anschließend die Rezeptoren funktionell und pharmakologisch analysiert. Am5-HT1 hemmt bei Aktivierung abh{\"a}ngig von der 5-HT-Konzentration die cAMPProduktion.Die Substanzen 5-Methoxytryptamin (5-MT) und 5-Carboxamidotryptamin konnten als Agonisten identifiziert werden. Methiothepin dagegen blockiert die 5-HTWirkung vollst{\"a}ndig. Prazosin und WAY100635 stellen partielle Antagonisten des Am5-HT1-Rezeptors dar. Der Am5-HT2_-Rezeptor stimuliert bei Aktivierung die Synthese des sekund{\"a}ren Botenstoffs Inositoltrisphosphat, was wiederum zu einer messbaren Erh{\"o}hung der intrazellul{\"a}ren Ca2+-Konzentration f{\"u}hrt. 5-MT und 8-OH-DPAT zeigen eine deutliche agonistische Wirkung auf Am5-HT2α. Dagegen besitzen Clozapin, Methiothepin, Mianserin und Cyproheptadin die F{\"a}higkeit, die 5-HT-Wirkung um 51-64 \% zu vermindern. Die bereits erw{\"a}hnte alternative Spleißvariante von Am5-HT2α wurde ebenfalls in HEK293-Zellen exprimiert und analysiert, scheint jedoch eigenst{\"a}ndig nicht funktionell zu sein. Gegen die dritte cytoplasmatische Schleife (CPL3) wurde ein polyklonales Antiserum generiert. Dieses erkennt in Western-Blot-Analysen ein Protein mit einer Masse von ca. 50 kDa. Durch immunhistochemische Analysen am Bienengehirn wurde die Verteilung des Rezeptors genauer untersucht. Dabei zeigten die optischen Neuropile, besonders die Lamina und die Ocellarnerven, stets eine starke Markierung. Außerdem wird der Rezeptor in den α- und β-Loben sowie der Lippe, dem Basalring und dem Pedunculus der Pilzk{\"o}rper exprimiert. Doppelmarkierungen zeigen stets eine enge Nachbarschaft von serotonergen Fasern und dem Am5-HT1-Rezeptor. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass der Am5-HT1-Rezeptor sehr wahrscheinlich an der Regulation des phototaktischen Verhalten der Honigbiene beteiligt ist. Verf{\"u}tterung von 5-HT hat eine deutlich negative Wirkung auf das phototaktischen Verhalten. Diese kann durch den Am5-HT1-Rezeptor-Agonisten 5-CT imitiert werden. Schließlich konnte gezeigt werden, dass der Am5-HT1-Antagonist Prazosin die 5-HT-Wirkung deutlich vermindern kann.},
  language  = {de}
}