Analysis of olfactory signal transduction in the olfactory sensory neurons of Manduca sexta
| dc.contributor.corporatename | Kassel, Universität Kassel, Fachbereich Mathematik und Naturwissenschaften, Institut für Biologie | |
| dc.contributor.referee | Stengl, Monika (Prof. Dr.) | |
| dc.contributor.referee | Herberg, Friedrich Werner (Prof. Dr.) | |
| dc.contributor.referee | Schaffrath, Raffael (Prof. Dr.) | |
| dc.contributor.referee | Nowack, Christine (Dr.) | |
| dc.date.accessioned | 2024-08-30T14:44:48Z | |
| dc.date.available | 2024-08-30T14:44:48Z | |
| dc.date.issued | 2024 | |
| dc.identifier | doi:10.17170/kobra-2024082210698 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/123456789/16007 | |
| dc.language.iso | eng | |
| dc.rights | Urheberrechtlich geschützt | |
| dc.rights.uri | https://rightsstatements.org/page/InC/1.0/ | |
| dc.subject | Biowissenschaften | ger |
| dc.subject | Biologie | ger |
| dc.subject | Insekten | ger |
| dc.subject | Manduca sexta | ger |
| dc.subject | Geruchssinn | ger |
| dc.subject | Signal transduction | ger |
| dc.subject.ddc | 570 | |
| dc.subject.swd | Insekten | ger |
| dc.subject.swd | Manduca sexta | ger |
| dc.subject.swd | Geruchssinn | ger |
| dc.subject.swd | Signaltransduktion | ger |
| dc.title | Analysis of olfactory signal transduction in the olfactory sensory neurons of Manduca sexta | eng |
| dc.type | Dissertation | |
| dc.type.version | publishedVersion | |
| dcterms.abstract | Der Geruchssinn von Insekten spielt eine entscheidende Rolle bei Verhaltensweisen wie der Suche nach Nahrung und Paarungspartnern in der Umgebung. Die olfaktorische Signaltransduktion von Insekten ist umstritten und auch die Funktion des hoch konservierten olfaktorischen Rezeptor (OR) Co-Rezeptors Orco nicht vollständig aufgeklärt. In meiner Doktorarbeit habe ich die pheromonsensitiven olfaktorischen Rezeptorneurone (ORNs) des Tabakschwärmers Manduca sexta untersucht, mit Fokus auf Orco und seine Funktion in der Pheromontransduktion sowie bei der circadianen Modulation der Sensitivität und Kinetik der ORNs. Ich habe Experimente mit Orco-knockout (KO) Mutanten, die vom Max Planck Institut in Jena zur Verfügung gestellt wurden, und mit Wildtyp (WT) Tabakschwärmern durchgeführt. Tip Recordings von Sensillen auf der Antenne von Orco-KOs zeigten dabei keine gewöhnliche Antwort auf Bombykal (BAL), übereinstimmend mit Orcos Rolle als „Chaperon“ und/oder obligatorischen OR-Orco BAL-Rezeptor. Allerdings deuten Pheromon-abhängige Änderungen in einigen Ableitungen darauf hin, dass es neben den ORs einen weiteren Pheromonrezeptor gibt. Pharmakologische Untersuchungen mit Gα-Untereinheit gerichteten Toxinen an WT Schwärmern zeigten, dass die BAL-Antworten durch die verschiedenen verwendeten Toxine unterschiedlich ausfallen. Die Frequenz sowie die Latenzzeit der phasischen Aktionspotential (AP)-Antwort wurden durch das Gαs-aktivierende Choleratoxin und das Gαi/o-inhibierende Pertussistoxin (P-tox) signifikant vermindert. Da in der Vergangenheit gezeigt wurde, dass P-tox Pheromon-induzierte Anstiege des Inositol 1,4,5-trisphophat-Spiegels in der Antenne von Schaben und Schwärmern verhindert, stelle ich die Hypothese auf, dass es in meinen Experimenten in den ORNs der Schwärmer die Phospholipase Cβ-Aktivierung via BAL inhibiert. Vergangene in vitro Patch clamp-Experimente an M. sexta ORNs zeigten, dass drei von fünf Kalium-Strömen und zwei unspezifische Kationen-Ströme antagonistisch durch cAMP und cGMP beeinflusst wurden. Daher könnten sie neben Orco potenzielle Ziele der in meinen Experimenten eingesetzten Toxine sein. Langzeitableitungen von unstimulierten WT Sensillen zeigten multiskalige Rhythmen bei der spontanen AP-Aktivität sowohl im Licht-Dunkel-Wechsel als auch im Dauerdunkeln. Vorläufige Ergebnisse mit dem Orco-Antagonist OLC15 deuten darauf hin, dass die circadiane Komponente der Spontanaktivitäts-Rhythmen scheinbar von der zyklischen Nukleotid-gesteuerten Modulation von Orco abhängt. cAMP- und cGMP- Analoga beeinflussten die spontane AP-Aktivität der ORNs Proteinkinase C- und Tageszeitabhängig. In zukünftigen Experimenten sollte untersucht werden, ob Orco dafür obligatorisch ist. | ger |
| dcterms.abstract | The insects´ sense of smell plays a crucial role in behaviors such as foraging and finding mating partners in the environment. Insect odor transduction is disputed and there is no general agreement on the functional roles of the ubiquitous olfactory receptor (OR) co-receptor Orco. In my thesis I choose to study pheromone-sensitive olfactory receptor neurons (ORNs) of the hawkmoth Manduca sexta focusing on Orco and its functions in pheromone transduction and in the circadian modulation of ORNs sensitivity and kinetics. Experiments were performed with Orco-knockout (KO) mutants obtained from collaborators at the Max Planck Institute in Jena, and with wild-type (WT) hawkmoths. Tip recordings of antennal sensilla of Orco-KO mutants revealed no normal bombykal (BAL) responses, consistent with Orco´s role as chaperon and/or Orco´s role as obligatory OR-Orco BAL receptor. However, pheromone-dependent changes found in some recordings hint that next to ORs there is an additional pheromone receptor. In WT hawkmoths, pharmacological investigations with specific Gα-subunit affecting toxins showed that BAL responses were compromised differently by the various toxins used. The frequency and latency of the phasic action potential (AP) response were significantly impaired by both, Gαs- activating cholera toxin and Gαi/o-inhibiting pertussis toxin. Since P-tox was shown before to delete pheromone-dependent rises of inositol 1,4,5-trisphophate in cockroach and moth antennae, I hypothesize that it inhibits phospholipase Cβ-activation via BAL in hawkmoth ORNs in my experiments. Previous in vitro patch clamp recordings of hawkmoth ORNs revealed that three of five potassium currents and two non-specific cation currents were affected antagonistically by the second-messengers cAMP and cGMP. Therefore, they could be possible targets of my toxin-experiments, next to Orco. In WT hawkmoths in absence of BAL stimulations, long-term tip recordings under light-dark or constant darkness conditions revealed multiscale rhythms in spontaneous AP activity of ORNs. Preliminary results of inhibition of Orco by its antagonist OLC15 suggest that the circadian component of spontaneous activity rhythms appears to depend on cyclic nucleotide-dependent modulation of Orco. Cyclic nucleotide analogs of cAMP and cGMP affected spontaneous AP activity of ORNs protein kinase C- and daytime-dependently. Future experiments will test whether Orco is mandatory for these effects. | eng |
| dcterms.accessRights | open access | |
| dcterms.creator | Schröder, Katrin | |
| dcterms.dateAccepted | 2024-05-28 | |
| dcterms.extent | XI, 185 Seiten | |
| kup.iskup | false | |
| ubks.epflicht | true |