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Astrozyten spielen eine essentielle Rolle für den reibungslosen Ablauf der Hirnfunktionen indem sie u.a. Neurone in Abhängigkeit von der synaptischen Aktivität mit Energie in Form von Laktat versorgen. An der Kopplung dieser Prozesse scheinen die Aufnahme von Glutamat, einhergehend mit einer Aktivierung der Na+/K+-ATPase und dem Verbrauch von ATP, beteiligt zu sein (Magistretti und Chatton 2005). Ziel der vorliegenden Arbeit ist die direkte Überprüfung des ATP-Gehalts in einzelnen Astrozyten während der Stimulation mit den Neurotransmittern Glutamat und Dopamin. Hierfür wurden als Modellsystem Astroglia-reiche Primärkulturen (APK) aus dem Cortex neugeborener Mäuse angelegt. Immunhistochemische Färbungen mit dem astrozytären Marker GFAP zeigten, dass es sich bei ca. 98 % der Zellen der APKs um Astrozyten handelte. Mit Hilfe des genetisch kodierten FRET-basierten ATP-Sensors „ATeam“ (Imamura et al. 2009) wurde der relative ATP-Gehalt im Zytosol einzelner Zellen über einen vorgegebenen Zeitraum bei gleichzeitiger Perfusion mit den entsprechenden Lösungen gemessen. Zur Überprüfung der Funktionalität des Sensors im neu etablierten Versuchsaufbau wurden Iodazetat und Natriumazid eingesetzt, welche die Glykolyse bzw. Atmungskette hemmen und dadurch zu einer ATP-Depletion in den Zellen führen. Der gemessene relative ATP-Gehalt zeigte wie erwartet einen starken Abfall. Als Negativkontrolle wurde der Versuch mit einer ATP-bindungsdefiziente Mutante des ATeam-Sensors wiederholt, wobei das erhaltene Signal nahezu konstant blieb. Dieses Ergebnis spricht für ein ATP-spezifisches Signal, welches keinen relevanten Änderungen durch Expressionsgrad oder pH unterliegt. Glutamat fungiert an ca. 80 % der Synapsen des Gehirns als Neurotransmitter und wird über die Na+-abhängigen Transporter GLT-1 und GLAST von Astrozyten wiederaufgenommen, um die Signalübertragung zu beenden und Exzitotoxizität zu verhindern. Da der Na+-Gradient durch die Na+/K+-ATPase wiederhergestellt werden muss, ist dieser Schritt energieaufwändig. Außerdem signalisiert die Glutamatfreisetzung einen erhöhten Energiebedarf der Neurone, auf welchen Astrozyten reagieren müssen. Die hier durchgeführten Experimente in Astrozyten zeigen unter 1 µM Glutamat bereits einen leichten ATP-Abfall, welcher unter 100 µM Glutamat stark zunimmt und in eine Plateauphase übergeht. Dieser ATP-Abfall ist sehr wahrscheinlich transportervermittelt, da unter dem Transporteragonisten D-Aspartat ein ähnlicher sowie bei Blockade der Transporter mit TBOA ein verringerter ATP-Abfall auftraten. Die Beteiligung der Glutamatrezeptoren erscheint auf Grund der Untersuchungen mit dem selektiven Rezeptoragonisten AMPA, welche keine signifikanten Veränderungen des ATP-Gehalts zeigten, unwahrscheinlich. Weiterhin zeigte die Stimulation mit Glutamat bei Blockade der Na+/K+-ATPase mit Ouabain einen eingeschränkten ATP-Abfall. Die Beobachtungen lassen sich sehr gut mit vorhergehenden Studien vereinbaren, welche ebenfalls bei Stimulation mit Glutamat einen am ehesten durch die Na+/K+-ATPase bedingten ATP-Abfall in Astrozyten postulierten (Magistretti und Chatton 2005). Die gesteigerte Aktivität der Na+/K+-ATPase scheint sowohl durch den begleitenden Na+-Einstrom als auch durch direkte Interaktionen mit den Glutamattransportern bedingt zu sein (Chatton et al. 2000; Bauer et al. 2012; Robinson und Jackson 2016). Des Weiteren ist bekannt, dass Glutamat in Astrozyten u.a. zu einer Steigerung der Glukoseaufnahme, Glykolyse und Laktatausschüttung führt (Pellerin und Magistretti 1994). Dieser Mechanismus gewährleistet die aktivitätsabhängige Bereitstellung von Energie in Form von Laktat und wird als Astrozyten-Neuronen-Laktatshuttle bezeichnet. Neben der erhöhten intrazellulären Na+-Konzentration sowie Interaktionen zwischen Glutamattransportern, Na+/K+-ATPase und Enzymen des Glykolysestoffwechsels ist es wahrscheinlich, dass der beobachtete ATP-Abfall unter Glutamat ein weiteres intrazelluläres Signal zur Kopplung dieser Prozesse darstellt. Die Untersuchungen wurden ebenfalls mit dem Neurotransmitter Dopamin durchgeführt, wobei jedoch keine messbaren ATP-Veränderungen auftraten. Zusammenfassend wurde erfolgreich ein ATP-Monitoring in Astrozyten in Echtzeit durchgeführt, welches die mit der Glutamataufnahme verbundene energetische Herausforderung anhand des ATP-Abfalls bestätigen und veranschaulichen konnte. Die Ergebnisse sind gut mit bisherigen Studien vereinbar, jedoch werden Untersuchungen in situ und in vivo notwendig sein, um die Vorgänge unter Einbeziehung der zahlreichen Zellkontakte sowie physiologischen und morphologischen Besonderheiten zu untersuchen. Hierfür bietet der genetisch kodierte Sensor ATeam eine geeignete Grundlage.:Inhaltsverzeichnis II Abkürzungsverzeichnis IV 1 Einleitung 1 1.1 Zellen des zentralen Nervensystems 1 1.1.1 Neurone 1 1.1.2 Gliazellen 2 1.2 Astrozyten 3 1.2.1 Entwicklung und Morphologie 4 1.2.2 Allgemeine Eigenschaften und Funktionen 5 1.2.3 Gliale und neuronale Kommunikation 6 1.2.4 Transmitteraufnahme 8 1.2.5 Nährfunktion und Metabolismus 11 1.2.6 Pathologische Prozesse 12 1.3 Zellkulturen als Modell 13 1.4 Neurotransmitter 14 1.5 FRET-Sensoren 15 1.5.1 ATeam: Ein FRET-basierter Sensor für ATP 18 2 Ziele 21 3 Material und Methoden 22 3.1 Material 22 3.1.1 Lösungen und Medien 22 3.1.2 Plasmide und Reagenzien für Transfektion und Midi 25 3.1.3 Antikörper und Lösungen für die Immunfärbung 25 3.1.4 Geräte 26 3.2 Methoden 26 3.2.1 Zellkulturen 26 3.2.2 Midi-Präparation von Plasmiden 27 3.2.3 Transfektion 28 3.2.4 Immunfärbung 28 3.2.5 Fluoreszensmikroskopie 28 3.2.6 Ablauf der Experimente 30 3.2.7 Auswertung 31 4 Ergebnisse 34 4.1 Etablierung des experimentellen Systems 34 4.1.1 Nachweis der Transfektion von Astrozyten mit Hilfe immunhistochemischer Färbungen 34 4.1.2 Überprüfung der Funktionalität des Sensors ATeam 35 4.2 ATP-Dynamik bei Stimulation mit Neurotransmittern 39 4.2.1 Wirkung der Neurotransmitter Glutamat und Dopamin 40 4.2.2 Beteiligung der Rezeptoren 43 4.2.3 Beteiligung der Glutamattransporter 44 4.2.4 Die Rolle der Na+/K+-ATPase 47 5 Diskussion 49 5.1 Etablierung der ATP-Messung mit ATeam in kultivierten Astrozyten 49 5.2 Stimulation mit Glutamat und Einordnung der Effekte in die Physiologie des Gehirns 53 5.3 Stimulation mit Dopamin 58 5.4 Einschränkungen des Systems und Ausblick 58 6 Zusammenfassung 60 7 Literaturverzeichnis 63 8 Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit 78

In insects, the cuticle provides protection against physical injury and water loss, rigidness for muscle attachment and mechanical support, and flexibility in inter-segmental and joint areas for mobility. As most insects undergo metamorphosis, they need to shred off old cuticle and synthesize new cuticle to fit the body shape and size throughout their life cycles. The newly formed cuticle, mainly composed of cuticular proteins, chitin, and sclerotizing reagents, needs to be hardened through the crosslinks between cuticular proteins and sclerotizing reagents. This dissertation concerns the biochemical activities of several pyridoxal 5-phosphate (PLP)-dependent decarboxylases with most of them involved in insect cuticle hardening. Herein, we first present a detailed overview of topics in reactions and enzymes involved in insect cuticle hardening. Aspartate 1-decarboxylase (ADC) is at the center of this dissertation. beta-alanine, the product of ADC-catalyzed reaction from aspartate, is the component of an important sclerotizing reagent, N-beta-alanyldopamine; the levels of beta-alanine in insects regulate the concentrations of dopamine, therefore affecting insect sclerotization and tanning (collectively referred as cuticle hardening in this dissertation). Biochemical characterization of insect ADC has revealed that this enzyme has typical mammalian cysteine sulfinic acid decarboxylase (CSADC) activity, able to generate hypotaurine and taurine. The result throws lights on research in the physiological roles of insect ADC and the pathway of insect taurine biosynthesis. Cysteine was found to be  an inactivator of several PLP-dependent decarboxylases, such as ADC, glutamate decarboxylase (GAD) and CSADC. This study helps to understand symptoms associated with the abnormal cysteine concentrations in several neurodegenerative diseases. A mammalian enzyme, glutamate decarboxylase like-1 (GADL1), has been shown to have the same substrate usage as insect ADC does, potentially contributing to the biosynthesis of taurine and/or beta-alanine in mammalian species. Finally, the metabolic engineering work of L-3, 4-dihydroxyphenylalanine decarboxylase (DDC) and 3, 4-dihydroxylphenylacetaldehyde (DHPAA) synthase has revealed that the reactions of these enzymes could be determined by a few conserved residues at their active site. As both enzymes have been implicated in the biosynthesis of sclerotizing reagents, it is of great scientific and practical importance to understand the similarity and difference in their reaction mechanisms. The results of this dissertation provide valuable biochemical information of ADC, DDC, DHPAA synthase, and GADL1, all of which are PLP-dependent decarboxylases. ADC, DDC, DHPAA synthase are important enzymes in insect cuticle hardening by contributing to the biosynthesis of sclerotizing reagents. Knowledge towards understanding of these enzymes will promote the comprehension of insect cuticle hardening and help scientists to search for ideal insecticide targets. The characterization of GADL1 lays groundwork for future research of its potential role in taurine and beta-alanine metabolism. / Ph. D.

Clostridium difficile is the most common antibiotic related diarrhéa disease in Sweden. New recommendations from the Swedish public health authority and European Society of Clinical Microbiology and Infectious Diseases (ESCMID) had led to that a more advanced diagnostic algorithm is of priority. Hence this study, whose purpose was to investigate whether the performance of the rapid test C. diff Quik Chek Complete® could enable the introduction of a new diagnostic algorithm for detection of toxin-forming C. difficile in laboratory medicine in Sundsvall, according to these new recommendations. In the study 119 patient stool-samples were analysed with both GeneXpert and C. diff Quik Chek Complete® and these two combined fulfils these new recommendations of detecting toxin A and B from toxigenic C. difficile together with the enzyme Glutamate Dehydrogenase (GDH) which is produced by all C. difficile stems. The results shows that C. diff Quik Chek Complete® is well matched with GeneXpert and that most of the samples would come to be answered immediately after analysis with C. diff Quik Chek Complete®. The laboratory will save both time and money to establish C. diff Quik Chek Complete® in their algorithm for diagnosing C. difficile infection.

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Ao longo de toda a vida, os progenitores neuronais gerados destinam-se ao bulbo olfat?rio (BO) para onde migram atrav?s da via migrat?ria rostral (RMS). Uma vez no BO, os novos neur?nios se diferenciam em neur?nios GABA?rgicos que integram-se ? circuitaria local. A express?o de GABA inicia ainda na zona germinativa. Essa express?o precoce poderia levar a hip?tese de que estes progenitores j? estariam comprometidos com o fen?tipo GABA?rgico. Por?m, para demonstrar seu comprometimento GABA?rgico, um dos passos necess?rios ? mostrar que a descarboxilase do ?cido glut?mico (GAD), a enzima que sintetiza GABA em neur?nios maduros, est? presente nestas c?lulas. Nesta tese mostramos que a express?o e atividade enzim?tica de GAD, s?o muito baixas na SVZ. Revelamos que o GABA presente em neur?nios imaturos da SVZ prov?m de uma via de s?ntese alternativa, a via da putrescina. Para analisar a import?ncia do GABA proveniente de putrescina para estas c?lulas realizamos a inibi??o farmacol?gica de sua s?ntese atrav?s da administra??o de DFMO. Observamos que o tratamento com DFMO regula positivamente a express?o de GAD na SVZ e RMS. Mostramos tamb?m que os neuroblastos da SVZ que expressam GABA s?o realmente pl?sticos quanto a sua escolha de fen?tipo neuroqu?mico. Quando explantes de SVZ s?o co-cultivados com fatias de telenc?falo embrion?rio dorsal, s?tio de gera??o de neur?nios glutamat?rgicos, uma subpopula??o se diferencia em neur?nios GABA?rgicos e outra menor em glutamat?rgicos. Sugerimos, portanto, que a via da putrescina permite que neur?nios imaturos sintetizem GABA sem, no entanto, haver comprometimento com o fen?tipo GABA?rgico. Esta produ??o de GABA parece ser importante para a migra??o de neuroblastos da SVZ, embora n?o tenhamos tido sucesso em mostrar um papel na prolifera??o com o decr?scimo na produ??o do precursor putrescina. Mostramos que a libera??o de GABA de putrescina parece ter um papel em inibir a express?o de GAD nestes neuroblastos. Em contrapartida, a subregula??o desta sinaliza??o levaria ao comprometimento pelo fen?tipo GABA?rgico. Se mudarmos os sinais apresentados ?s c?lulas da SVZ, como ?queles presentes na VZ do telenc?falo embrion?rio, pelo menos uma de suas subpopula??es ? capaz de mudar seu destino fenot?pico, e diferenciar-se em neur?nios glutamat?rgicos piramidais. / The subventricular zone (SVZ) is proliferative epithelium that continuously gives rise to new neurons in postnatal and adult mammals. The neurons generated in the SVZ migrate through the rostral migratory stream (RMS) where they differentiate in GABAergic interneurons. A characteristic of these neuron precursors is that they start to express GABA while they are still in the SVZ. This fact can lead to the conclusion that at this time they are already commited to the GABAergic phenotype. However, to affirm this one has to show that the origin of GABA in these cells is the same as in mature neurons. One of the most important steps to define GABAergic commitment in neurons is to demonstrate the expression of glutamic acid decarboxylase (GAD), the synthetic enzyme for GABA in mature neurons. Here we show that SVZ cells display low levels of GAD immunocytochemistry and enzyme activity as compared with the olfactory bulb. We also show that these cells are able to synthesize GABA using an alternative source, the putrescine pathway. To test the importance of putrescine made GABA in vivo, we pharmacolgically inhibited putrescine synthesis through DFMO administration. We observed that this treatment lead to an increase of GAD expression in the SVZ and RMS. We also show here that SVZ cells can display phenotypic plasticity. Co-culturing SVZ explants and dorsal telencephalic slices, a spot of glutamatergic neurogenesis, we observed that a subpopulation of SVZ derived neurons differentiated into GABAergic neurons and another into glutamatergic pyramidal neurons. Our working hypothesis is that the putrescine pathway is a mechanism to synthesize GABA without commitment to the GABAergic phenotype. The release of putrescine derived GABA inhibits GAD expression leaving these neuroblasts in an undifferentiated state. The inhibition of putrescine synthesis caused an upregulation of GAD expression which would lead to GABAergic commitment. If we present these neuroblasts with different signals, as those present in the embryonic dorsal telencephalon, they would show plasticity in their phenotypic fate and differentiate into other neurochemical and morphological phenotypes, one of which is the glutamatergic pyramidal neuron.

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Zielstellung dieser Studie war es zu überprüfen, ob durch Fütterung einer mit Vitamin E und Selen angereicherten Mineralstoffmischung in der Transitphase eine Beeinflussung des antioxidativen Status mit Reaktionen GPX [Glutathionperoxidase], SOD [Superoxiddismutase], TEAC [Trolox equivalent antioxidative capacity] und ACW [nichtenzymatische wasserlösliche Antioxidantien] sowie des Stoffwechsels erreicht werden kann und ob damit die Häufigkeit der in der Frühlaktation typischen Erkrankungen sinkt. Zur Beantwortung dieser Fragestellung wurden in einem Milchviehbestand mit 1400 Kühen und Färsen zwei Gruppen von je 26 Tieren zu Beginn der Transitfütterung zusammengestellt. Die Versuchsgruppe erhielt drei Wochen ante partum bis drei Wochen post partum eine Mineralstoffmischung mit einem Vitamin E- Gehalt von 300 mg/kg TM (= 447 IU /kg TM) und einem Selengehalt von 0,5 mg/ kg TM, die Kontrollgruppe die stallübliche Mineralstoffmischung mit 0,3 mg Selen/kg TM ohne zusätzliche Vitamin E Ergänzung. Jedem Tier wurde drei Wochen ante partum, 2 bis 4 Tage post partum und 3 Wochen post partum zur klinisch- chemischen Kontrolle Blut entnommen.Zur Bestimmung des antioxidativen Status wurden die GPX, SOD, TEAC und ACW untersucht. Zur Bewertung des peripartalen Stoffwechsels wurden die Parameter des Energie-, Fett- und Leberstoffwechsels (BHB [ß-0H-Butyrat], Cholesterol, AST [Aspartat-Amino-Transferase], GLDH [Glutamat- Dehydrogenase]), des Eiweißstoffwechsels (Albumin, TP [Gesamt-Eiweiß]), sowie des Mineralstoffwechsels (Ca [Calcium], Pi [anorganisches Phosphat] und der CK [Creatinkinase] bestimmt und mit den Kühen der Kontrollgruppe verglichen. Im Blutbild wurden die Erythrozytenzahl, die Leukozytenzahl, die Erythrozytenindices (MCH, MCHC, MCV), Hämatokrit, Hämoglobin und Thrombozytenzahlen verglichen. Die Häufigkeit des Auftretens der klinischen Krankheitsbilder Mastitis, Gebärparese, Retentio secundinarum, Klauenerkrankungen und puerperale Septikämie und die Produktionsdaten Milchleistung nach 100 Tagen, Milchleistung nach 305 Tagen und Zwischenkalbezeit wurden nach Ende der Untersuchungen statistisch ausgewertet. Eine direkte Beeinflussung des SOD und der GPX ist möglich. Durch die Gabe der mit Vitamin E und Selen angereicherten Mineralstoffmischung konnte in der Versuchsgruppe ein Anstieg der GPX-Aktivität und eine Plateaubildung erreicht werden. Die SOD-Aktivitäten lagen in der Versuchsgruppe drei Wochen post partum signifikant höher als in der Kontrollgruppe. Eine bessere Adaptation an den oxidativen Stress im peripartalen Zeitraum kann durch eine mit Vitamin E und Selen angereicherte Mineralstoffmischung erreicht werden. Die Inzidenz der Mastitiserkrankungen in der Frühlaktation wurde signifikant gesenkt.Die Inzidenz der Mastitiserkrankungen in der Frühlaktation wurde signifikant gesenkt. Signifikante Unterschiede ergaben sich auch in der Aktivität der GLDH. In der Versuchsgruppe wurden 3 Wochen post partum deutlich niedrigere GLDH- Aktivität gemessen als in der Kontrollgruppe, woraus auf einen besseren Leberzellschutz in der kritischen biologischen Phase der Milchkuh zu schließen ist. Hinsichtlich der Häufigkeit des Auftretens weiterer klinischer Erkrankungen im peripartalen Zeitraum konnte jedoch keine Verbesserung erzielt werden. Ebenso haben sich die Produktionsparameter Milchleistung und Zwischenkalbezeit nicht verbessert.

Zielstellung dieser Studie war es zu überprüfen, ob durch Fütterung einer mit Vitamin E und Selen angereicherten Mineralstoffmischung in der Transitphase eine Beeinflussung des antioxidativen Status mit Reaktionen GPX [Glutathionperoxidase], SOD [Superoxiddismutase], TEAC [Trolox equivalent antioxidative capacity] und ACW [nichtenzymatische wasserlösliche Antioxidantien] sowie des Stoffwechsels erreicht werden kann und ob damit die Häufigkeit der in der Frühlaktation typischen Erkrankungen sinkt. Zur Beantwortung dieser Fragestellung wurden in einem Milchviehbestand mit 1400 Kühen und Färsen zwei Gruppen von je 26 Tieren zu Beginn der Transitfütterung zusammengestellt. Die Versuchsgruppe erhielt drei Wochen ante partum bis drei Wochen post partum eine Mineralstoffmischung mit einem Vitamin E- Gehalt von 300 mg/kg TM (= 447 IU /kg TM) und einem Selengehalt von 0,5 mg/ kg TM, die Kontrollgruppe die stallübliche Mineralstoffmischung mit 0,3 mg Selen/kg TM ohne zusätzliche Vitamin E Ergänzung. Jedem Tier wurde drei Wochen ante partum, 2 bis 4 Tage post partum und 3 Wochen post partum zur klinisch- chemischen Kontrolle Blut entnommen.Zur Bestimmung des antioxidativen Status wurden die GPX, SOD, TEAC und ACW untersucht. Zur Bewertung des peripartalen Stoffwechsels wurden die Parameter des Energie-, Fett- und Leberstoffwechsels (BHB [ß-0H-Butyrat], Cholesterol, AST [Aspartat-Amino-Transferase], GLDH [Glutamat- Dehydrogenase]), des Eiweißstoffwechsels (Albumin, TP [Gesamt-Eiweiß]), sowie des Mineralstoffwechsels (Ca [Calcium], Pi [anorganisches Phosphat] und der CK [Creatinkinase] bestimmt und mit den Kühen der Kontrollgruppe verglichen. Im Blutbild wurden die Erythrozytenzahl, die Leukozytenzahl, die Erythrozytenindices (MCH, MCHC, MCV), Hämatokrit, Hämoglobin und Thrombozytenzahlen verglichen. Die Häufigkeit des Auftretens der klinischen Krankheitsbilder Mastitis, Gebärparese, Retentio secundinarum, Klauenerkrankungen und puerperale Septikämie und die Produktionsdaten Milchleistung nach 100 Tagen, Milchleistung nach 305 Tagen und Zwischenkalbezeit wurden nach Ende der Untersuchungen statistisch ausgewertet. Eine direkte Beeinflussung des SOD und der GPX ist möglich. Durch die Gabe der mit Vitamin E und Selen angereicherten Mineralstoffmischung konnte in der Versuchsgruppe ein Anstieg der GPX-Aktivität und eine Plateaubildung erreicht werden. Die SOD-Aktivitäten lagen in der Versuchsgruppe drei Wochen post partum signifikant höher als in der Kontrollgruppe. Eine bessere Adaptation an den oxidativen Stress im peripartalen Zeitraum kann durch eine mit Vitamin E und Selen angereicherte Mineralstoffmischung erreicht werden. Die Inzidenz der Mastitiserkrankungen in der Frühlaktation wurde signifikant gesenkt.Die Inzidenz der Mastitiserkrankungen in der Frühlaktation wurde signifikant gesenkt. Signifikante Unterschiede ergaben sich auch in der Aktivität der GLDH. In der Versuchsgruppe wurden 3 Wochen post partum deutlich niedrigere GLDH- Aktivität gemessen als in der Kontrollgruppe, woraus auf einen besseren Leberzellschutz in der kritischen biologischen Phase der Milchkuh zu schließen ist. Hinsichtlich der Häufigkeit des Auftretens weiterer klinischer Erkrankungen im peripartalen Zeitraum konnte jedoch keine Verbesserung erzielt werden. Ebenso haben sich die Produktionsparameter Milchleistung und Zwischenkalbezeit nicht verbessert.

Die exzitatorische Neurotransmission im gesamten Zentralnervensystem (ZNS) der Wirbeltiere wird weitgehend durch die α-Amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolpropionsäure-Rezeptoren (AMPARs) vermittelt. AMPARs sind Glutamat-gesteuerte Ionenkanäle, die sich an der postsynaptischen Membran befinden, wo sie den Kern makromolekularer Komplexe mit einer Reihe von Hilfsproteinen bilden, die die Rezeptorfunktion konzertiert regulieren. Die bekanntesten dieser Proteine sind die transmembranen AMPA-Rezeptor-Regulierungsproteine (TARPs). TARPs zeigen eine verwirrende Reihe von Effekten auf den Handel, die synaptische Verankerung, die Gate-Kinetik und die Pharmakologie von AMPARs. Über die strukturellen Merkmale des AMPAR-TARP-Komplexes wurde zunehmendes Wissen gesammelt. Die molekularen Mechanismen, die der TARP-Modulation der AMPARs zugrunde liegen, sind jedoch noch nicht vollständig aufgeklärt. In der vorliegenden Studie wurden die AMPAR-TARP-Interaktionen mit Hilfe der Elektrophysiologie in 293 Zellen der menschlichen embryonalen Niere (HEK) untersucht. Die Rolle der extrazellulären TARP-Schleifen, Loop1 (L1) und Loop2 (L2), bei der Modulation der AMPAR-Ansteuerung wurde analysiert. Es wurde ein Modell für die TARP-Modulation vorgeschlagen, das auf vorhergesagten zustandsabhängigen Wechselwirkungen von TARP L1 und L2 mit dem AMPAR basiert. Da die nativen AMPARs im Gehirn hauptsächlich aus heterotetrameren Zusammensetzungen von vier verschiedenen Untereinheiten (GluA1-4) bestehen, wurden außerdem verschiedene Zusammensetzungen von AMPAR-Untereinheiten getestet. Es wurden sowohl gemeinsame als auch von den Untereinheiten abhängige Mechanismen der AMPAR-Modulation durch TARPs beobachtet. Zusammenfassend liefern diese Experimente den Nachweis, dass TARP L1 und L2 nicht an der Assoziation von AMPAR-TARP-Komplexen beteiligt sind und die Modulation der AMPAR-Ansteuerung durch TARPs vollständig erklären können. / Excitatory neurotransmission throughout the vertebrate central nervous system (CNS) is largely mediated by the α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid receptors (AMPARs). AMPARs are glutamate-gated ion channels located at the postsynaptic membrane, where they compose the hub of macromolecular complexes with a number of auxiliary proteins that concertedly regulate the receptor function. Among these proteins the most known ones are the transmembrane AMPA receptor regulatory proteins (TARPs). TARPs show a bewildering array of effects on the trafficking, synaptic anchoring, gating kinetics and pharmacology of AMPARs. Growing knowledge has been gathered about the structural features of the AMPAR-TARP complex. However, the molecular mechanisms underlying TARP modulation of AMPARs have not been fully revealed yet. Given that higher brain functions rely upon AMPAR activity and dysregulation of AMPARs has been associated to life-threatening CNS disorders, big efforts are being made to unravel the molecular machinery behind AMPAR regulation and to identify AMPAR auxiliary proteins as potential pharmacological targets. In the present study, AMPAR-TARP interactions were investigated using electrophysiology in human embryonic kidney (HEK) 293 cells. The role of TARP extracellular loops, Loop1 (L1) and Loop2 (L2), in the modulation of AMPAR gating was analysed. A model for TARP modulation has been proposed, based on predicted state-dependent interactions of TARP L1 and L2 with the AMPAR. Moreover, considering that native AMPARs in the brain mainly consist of heterotetrameric assemblies of four distinct subunits (GluA1-4), different AMPAR subunit compositions were tested. Common as well as subunit-dependent mechanisms of AMPAR modulation by TARPs have been observed. In summary, these experiments provided evidence that TARP L1 and L2 are not involved in association of AMPAR-TARP complexes and can entirely account for the modulation of AMPAR gating by TARPs.