Ein sehr organisiertes vielschichtiges Gewebe im Gehirn von Säugetieren ist der Neokortex, der höhere kognitive Funktionen ausübt wie Erlernen einer Sprache, Denken und räumliches Vorstellungsvermögen. Während der Evolution hat sich der Neokortex vergrößert, um den komplexen kognitiven Bedarf von höher entwickelten Tieren zu bewältigen. Es wird angenommen, dass diese kortikale Expansion primär in der Balance zwischen Proliferation und Differenzierung von neuralen Stammzellen und deren Vorläuferzellen begründet ist. Diese Prozesse sind sehr stark programmiert in Ort und Zeit, was viele Fragen über die involvierten molekularen Netzwerke aufwirft. In den letzten zwei Jahrzehnten haben sich lange nicht-kodierende RNAs (lncRNAs) als attraktive Ziele in der Entwicklungsbiologie dargestellt. Diese Moleküle haben unsere Wahrnehmung von der funktionalen Einheit einer Zelle revolutioniert, da sie bekannt dafür sind, deren Funktion mittels ihrer RNA Struktur auszuüben. Im Gegensatz zu microRNAs, die ihre Funktion über die Regulation von protein-kodierenden Genen auf post-transkriptionaler Ebene ausführen, agieren lncRNAs unterschiedlicher. Vor allem im Gehirn, dem Organ, was die größte Anzahl von lncRNAs exprimiert und das höchste Verhältnis von Gewebe- und Zell-spezifischen lncRNAs besitzt, wurde nachgewiesen, dass sie in fast jedem Prozess während der Entwicklung und bei Erwachsenen involviert sind. Mit dem Ziel eines besseren Verständnisses der molekularen Mechanismen der Gehirnentwicklung, habe ich angestrebt neue Rollen für lncRNAs in der Neurogenese zu identifizieren. Dafür habe ich Gebrauch von einem wirksamen genetischen Instrument gemacht, das zuvor in unserem Labor erzeugt wurde: ein Transkriptom von einer Mauslinie, die es ermöglicht, proliferierende, differenzierende und ausdifferenzierte Zellen zu sortieren. Die Analyse der differentiellen Expression von lncRNAs in den drei Zelltypen enthüllte interessante Kandidaten, die möglicherweise eine Rolle in der Neurogenese spielen. Die Manipulation dieser Kandidaten wurde in vivo getestet durch in utero Elektroporation. In dieser Studie habe ich Casc15 als Regulator von neuraler Stammzellproliferation und neuronaler Migration identifiziert. Überexpression von Casc15 im entwickelnden Kortex verursachte eine Deregulierung von Genen, die in der Entwicklung des Nervensystems und Zellteil-Morphogenese involviert sind. Insbesondere herunterregulierte Gene nach Casc15 Überexpression sind physiologisch angereichert in Neuronen. Diese schließen Gene ein, die verantwortlich für neuronale Migration und Reifung verantwortlich sind. Es wurde gezeigt, dass Casc15 Tbr2, einen neurogenen Transkriptionsfaktor, auf Protein- aber nicht mRNA-Level verringert. Außerdem wurde mittels einer Serie von bioinformatischen Programmen herausgefunden, dass Casc15 eine differentielle Gen-Isoform Benutzung im entwickelnden Gehirn verursacht, was eine Interaktion von Casc15 mit Spleißfaktoren suggeriert. Die Effekte von Casc15 auf Gen- oder Transkript-Expression kann nicht völlig erklärt werden durch Casc15’s Rolle in Neurogenese. Besonders sein Effekt auf Proteintranslation und –stabilität muss adressiert werden. Alles in allem zeigen meine Daten, wenn auch mechanistisch nicht sehr eindeutig, dass Casc15 ein wichtiger Regulator in der Gehirnentwicklung ist. Weiterführende Experimente sind nötig, um die molekularen Aspekte der Casc15 Funktionen zu erörtern.:Introduction 1 1.1 Development of the mammalian neocortex 2 1.2 Neurogenesis in the neocortex 4 1.2.1 Neural stem cells 4 1.2.2 Transient amplifying cells 7 1.2.3 Neurogenesis 9 1.3 Molecular control of neurogenesis in neocortex 11 1.3.1 Signaling pathways influencing the onset and progression of neurogenesis 12 1.3.2 Transcriptional control of neurogenesis 13 1.3.3 Epigenetics, Post-­‐translational modifications and more 15 1.4 Long non-­‐coding RNAs 16 1.4.1 General characteristics of lncRNAs 17 1.4.2 Versatile mechanisms of lncRNAs 20 1.4.3 Expression patterns of lncRNAs 21 1.4.4 lncRNAs in neurogenesis 23 1.5 Btg2RFP/Tubb3GFP mouse line to study cortical development 25 1.6 Aim of the study 28 2 Materials and Methods 29 2.1 Materials 30 2.1.1 Chemicals, buffers and culture media 30 2.1.2 Antibodies 31 2.1.3 Primers 32 2.1.4 Mouse strains 34 2.1.5 Bacterial Strains 34 2.1.6 Vectors 34 2.1.7 Kits and enzymes 35 2.2 Methods 35 2.2.1 Generation of plasmid 35 2.2.2 In utero electroporation 35 2.2.3 Mouse sample collection and treatment 36 2.2.4 Immunohistochemistry 36 2.2.5 Image acquisition and processing 37 2.2.6 Reverse transcription 37 2.2.7 Library preparation and supplemental bioinformatic analyses 37 2.2.8 Quantitative-­‐Reverse Transcriptase-­‐PCRs 39 2.2.9 Bioinformatic analysis 39 2.2.10 Statistical analysis 40 3 Results 41 3.1 Selection of potential regulators of neurogenesis 42 3.1.1 Differential expression analysis for RNA seq data 42 3.1.2 LincRNAs for in vivo manipulation 44 3.2 In vivo manipulation of K13, K10 and Casc15 48 3.2.1 K13 overexpression does not alter progenitors/neurons distribution in the cortex 49 3.2.2 K10 might affect migration of neurons in the developing cortex 50 3.2.3 Casc15 disrupted the distribution of cells across the four cortical layers 50 3.3 Characterization of the cellular phenotype of Casc15 52 3.3.1 Casc15 delays neuronal migration 52 3.3.2 Casc15 does not alter progenitors migration 54 3.3.3 Casc15 does not induce direct neurogenesis 54 3.3.4 Casc15 causes subtle changes on cell distribution after 24 hours 56 3.3.5 Effect of Casc16 on progenitors fate 58 3.4 Molecular effects of Casc15 61 3.4.1 Casc15 minimally changes gene expression in the developing cortex 61 3.4.2 Casc15 changes gene exon usage 64 4 Discussion 68 4.1 Casc15 is a potential regulator of neurogenesis 69 4.1.1 Casc15 induces proliferation of progenitors in the developing cortex 70 4.1.2 Casc15 delays neuronal migration in the developing cortex 71 4.2 Molecular aspects of Casc15 in neurogenesis 72 4.2.1 Casc15 roles in neurogenesis cannot be explained in light of changes in gene expression 73 4.2.2 Casc15 changes the transcriptome at an isoform level 76 4.3 Concluding remarks 78 5 Appendix 79 6 Bibliography 87

No description available.

Die vorliegende Arbeit erforscht die Regulation der Expression von Drebrin; DBN (Developmentally Regulated Brain Protein) in Neuronen. DBN ist ein Protein das Actin bindet und Actin-Filamente bündeln kann. Änderungen der Morphologie der Spines verändern die synaptische Aktivität und Plastizität – wichtigen Prozessen bei der Gedächtnisbildung und Alterung des Gehirns, sowie bei geistigen Störungen bzw. Behinderungen. DBN-Expression im Alter und in einigen neurodegenerativen Krankheiten reduziert ist. Eine schwächere Expression von DBN in Spines geht außerdem mit einem Verlust an synaptischen Verbindungen einher, einem gemeinsamen Merkmal von Alterung und neurologischen Störungen wie der Alzheimer Krankheit. Diese Befunde bildeten die Motivation und Grundlage für meine Erforschung der Produktion und Lokalisierung von DBN. In meinem Projekt, habe ich den Effekt der sequenzspezifischen S647-Phosphorylierung von DBN untersucht. Die Arbeit zeigt, dass diese post-translatorische Modifikation die Stabilität von DBN reguliert. Ich habe FUNCAT-PLA und Puro-PLA für die Visualisierung von de novo synthetisierten Proteinen in situ benutzt. Mittels hochauflösender Fluoreszenz-Hybridisierung konnte ich zeigen, dass DBN nicht nur im Zellkörper sondern auch lokal in den Spines translatiert wird. Meine Resultate bieten eine Grundlage für das Verständnis der Regulierung de DBN-Konzentration in Zellen und ermöglichen die weitere Erforschung der Rolle der S647-Phosphorylierung von DBN für die Morphologie von Spines. Die Arbeit bildet außerdem eine experimentelle Plattform für weitere Studien der Rolle von DBN für Spines, sowohl in Bezug auf Stabilität als auch der synaptischen Funktion und Stabilität. / This thesis studies the abundance of the protein Drebrin; DBN (Developmentally Regulated Brain Protein) in neurons, which is an actin-binding protein capable of bundling actin filaments. Synapses in the mammalian brain are formed on tiny protrusions, called dendritic spines. Changes in spine morphology affect synaptic activity and plasticity, which are processes underlying memory formation. DBN abundance plays an important role in regulating dendritic spine morphology. Cognitive decline and neurodegenerative conditions have been shown to be linked with a decrease in DBN levels. A weakening in the expression of this protein in spines is associated with the loss of synaptic connections, a common feature of ageing and neurological disorders such as Alzheimer''s disease. This evidence was the underlying motivation for studying the localization and turnover of DBN. I studied the effect of the site-specific S647 phosphorylation of DBN and found that such post-translational modification regulates protein stability. For the project, I established several novel techniques in our laboratory, including state-of-the-art methods such as FUNCAT-PLA and Puro-PLA for the visualization of de novo synthesized proteins in situ. My results show that DBN translation occurs not only in somata but also locally in the dendrites and spines. The same observation is true for DBN transcripts, which are present both in the soma and dendrites of neurons. These observations suggest that DBN could play an important role during synaptic plasticity. My results allow the future investigation of the potential role of site-specific phosphorylation of DBN in spine morphology. This PhD thesis represents a contribution to better understanding the regulation of DBN abundance. It also provides an experimental platform for additional investigation about the role of DBN in spine morphology, regarding its stability and its correlation with synaptic maintenance and function.

No description available.

Der Transkriptionsfaktor Pitx3 wird nur in postmitotischen mDA Neuronen des Mittelhirns exprimiert und zeigt eine vollständige Koexpression mit TH im VTA und der SN. Bei einem Verlust an Pitx3-Expression (aphakia-Maus) zeigen die mDA Neurone des VTA nahezu keine Veränderung, während sich jedoch die Neuronen der SN nicht entwickeln. Die Gründe hierfür sind bisher unklar.  In der vorliegenden Arbeit sollte analysiert werden, welche Rolle Pitx3 bei der Neurogenese der mDA spielt, indem Pitx3 im murinen Mittelhirn spezifisch überexprimiert wurde. Dies sind die ersten Ergebnisse einer in vivo Pitx3-Überexpressionsstudie in der Maus und die Ergebnisse könne wie folgt zusammengefast werden:  • Die Expression von TH-, DAT- und Nurr1-positiven Zellen im medialen Bereich des dopaminergen Areals, aus dem das VTA hervorgeht, ist bei allen Mutanten (Shh-Cre+/Pitx3OE, Foxa2-Cre+/Pitx, Wnt1-Cre+/Pitx3OE und En1-Cre+/Pitx3OE) signifikant erhöht. Dabei war dieser Phänotyp besonders bei den  Wnt1-Cre+/Pitx3OE Mutanten ausgebildet.  • An E12.5 ist die Expression von Lmx1a und Lmx1b  bei allen Mutanten in der VZ signifikant erhöht.  • Bei den Wnt1-Cre+/Pitx3OE Mutanten zeigte sich an E12.5 eine starke ektopische Wnt1-Expression in den Bereichen der VZ und SVZ. Ebenso konnte eine gesteigerte Proliferation (BrdU, Ki67) bei gleichzeitiger leichter Reduktion der Neurogenese (Ngn2) beobachtet werden. In den Bereichen der ektopischen Wnt1-Expression konnte weiterhin eine Inhibierung der Shh-Expression an E12.5 festgestellt werden.  • An E12.5 konnte bei den Wnt1-Cre+/Lmx1aOE und Wnt1-Cre+/Lmx1bOE Mutanten eine ektopische Wnt1-Expression in den Bereichen festgestellt werden, in denen Lmx1a/b konditional überexprimiert wurde. Hierbei zeigte sich eine starke Reduktion der TH- und Pitx3-Expression, die aber wahrscheinlich durch eine Störung des IsO hervorgerufen sein könnte.  Im Allgemeinen kann also gesagt werden, dass Pitx3 nicht nur an der Differenzierung, sondern auch an Prozessen der Koordination von Proliferation und Spezifikation – im Sinne von Aufrechterhaltung des mDA Bereiches bzw. der Abgrenzung alternativer neuronaler Zellschicksale  beteiligt sein könnte. Dabei beeinflusst Pitx3 wahrscheinlich indirekt den kanonischen Wnt-Signalweg, indem es eine Rückkopplungsschleife mit Lmx1a und/oder Lmx1b, oder einem Zwischenfaktor bildet.

In patients with Parkinson's disease (PD), the associated pathology follows a characteristic pattern involving inter alia the enteric nervous system (ENS), the dorsal motor nucleus of the vagus (DMV), the intermediolateral nucleus of the spinal cord and the substantia nigra, providing the basis for the neuropathological staging of the disease. Here we report that intragastrically administered rotenone, a commonly used pesticide that inhibits Complex I of the mitochondrial respiratory chain, is able to reproduce PD pathological staging as found in patients. Our results show that low doses of chronically and intragastrically administered rotenone induce alpha-synuclein accumulation in all the above-mentioned nervous system structures of wild-type mice. Moreover, we also observed inflammation and alpha-synuclein phosphorylation in the ENS and DMV. HPLC analysis showed no rotenone levels in the systemic blood or the central nervous system (detection limit [rotenone]<20 nM) and mitochondrial Complex I measurements showed no systemic Complex I inhibition after 1.5 months of treatment. These alterations are sequential, appearing only in synaptically connected nervous structures, treatment time-dependent and accompanied by inflammatory signs and motor dysfunctions. These results strongly suggest that the local effect of pesticides on the ENS might be sufficient to induce PD-like progression and to reproduce the neuroanatomical and neurochemical features of PD staging. It provides new insight into how environmental factors could trigger PD and suggests a transsynaptic mechanism by which PD might spread throughout the central nervous system.

Die Eigenschaften einzelner Nervenzellen sind von grundlegender Bedeutung für die Verarbeitung von Informationen im Nervensystem. Neuronen antworten auf Eingangsreize durch Veränderung der elektrischen Spannung über die Zellmembran. Die Spannungsantwort wird dabei durch die Dynamik der Ionenkanäle in der Zellmembran bestimmt. In dieser Arbeit untersuche ich anhand von leitfähigkeits-basierten Modellneuronen den Einfluss von Ionenkanälen auf zwei Aspekte der Signalverarbeitung: die Frequenz-Selektivität sowie die Zuverlässigkeit und zeitliche Präzision von Aktionspotentialen. Zunächst werden die zell-intrinsischen Mechanismen identifiziert, welche the Frequenz-Selektivität und die Zuverlässigkeit bestimmen. Weiterhin wird untersucht, wie Ionenkanäle diese Mechanismen modulieren können, um die Integration von Signalen zu optimieren. Im ersten Teil der Arbeit wird demonstriert, dass der Mechanismus der unterschwelligen Resonanz, so wie er bisher für periodische Signale beobachtet wurde, auch auf nicht-periodische Signale anwendbar ist und sich ebenfalls in den Feuerraten niederschlägt. Im zweiten Teil wird gezeigt, dass zeitliche Präzision und Zuverlässigkeit von Aktionspotentialen mit der Stimulusfrequenz variieren und dass, in Abhängigkeit davon, ob das Stimulusmittel über- oder unterhalb der Feuerschwelle liegt, zwei Stimulusregime unterschieden werden müssen. In beiden Regimen existiert eine bevorzugte Stimulusfrequenz, welche durch die Gesamtleitfähigkeit und die Dynamik spezifischer Ionenkanäle moduliert werden kann. Im dritten Teil wird belegt, dass Ionenkanäle die Zuverlässigkeit auch direkt über eine Veränderung der Sensitivität einer Zelle gegenüber neuronalem Rauschen bestimmen können. Die Ergebnisse der Arbeit lassen auf eine wichtige Rolle der dynamischen Regulierung der Ionenkanäle für die Frequenz-Selektivität und die zeitliche Präzision und Zuverlässigkeit der Spannungsantworten schließen. / The properties of individual neurons are of fundamental importance for the processing of information in the nervous system. The generation of voltage responses to input signals, in particular, depends on the properties of ion channels in the cell membrane. Within this thesis, I employ conductance-based model neurons to investigate the effect of ionic conductances and their dynamics on two aspects of signal processing: frequency-selectivity and temporal precision and reliability of spikes. First, the cell-intrinsic mechanisms that determine frequency selectivity and spike timing reliability are identified on the basis of conductance-based model neurons. Second, it is analyzed how ionic conductances can serve to modulate these mechanisms in order to optimize signal integration. In the first part, the frequency selectivity of subthreshold response amplitudes previously observed for periodic stimuli is proven to extend to nonperiodic stimuli and to translate into firing rates. In the second part, it is demonstrated that spike timing reliability is frequency-selective and that two different stimulus regimes have to be distinguished, depending on whether the stimulus mean is below or above threshold. In both cases, resonance effects determine the most reliable stimulus frequency. It is shown that this frequency preference can be modulated by the peak conductance and dynamics of specific ion channels. In the third part, evidence is provided that ionic conductances determine spike timing reliability beyond changes in the preferred frequency. It is demonstrated that ionic conductances also exert a direct influence on the sensitivity of the timing of spikes to neuronal noise. The findings suggest an important role for dynamic neuromodulation of ion channels with regard to frequency selectivity and spike timing reliability.

Der Charakter der Schwellwertdynamik vieler physikalischer, chemischer und biologischer Systeme hat sich in neueren Experimenten als im wesentlichen nicht Markowsch herausgestellt. In diesem Fall sind die "Ubergangsraten von der Zeit und den Anfangsbedingungen abh"angig und es stellen sich komplexe Wahrscheinlichkeitsverteilungen f"ur die erste Durchgangszeit ein. In dieser Arbeit werden verschiedene Aspekte nicht Markowscher Schwellwertprobleme und deren Anwendung bei der Beschreibung der Dynamik von Neuronen untersucht. In dieser Arbeit entwickeln wir einen analytischen Zugang zu nicht Markowschen Problemen, dem die Theorie der Schwellwert"uberschreitung zu Grunde liegt. Im Ergebnis erhalten wir mehrere analytische N"aherungen f"ur die Wahrscheinlichkeitsverteilung der ersten Durchgangszeit f"ur Zufallsprozesse mit differenzierbaren Trajektorien. Die Qualit"at und der G"ultigkeitsbereich der N"aherungen werden von uns sorgf"altig untersucht. Die abgeleiteten N"aherungen decken dabei den gesamten Bereich zwischen fast Markowschen und stark nicht Markowschen Problemen ab. Diese analytischen N"aherungen werden in Kombination mit numerischen Methoden genutzt, um Spikemuster in resonanten und nicht-resonanten Neuronen zu untersuchen. Im Besonderen haben wir uns dabei f"ur die Entstehung spontaner, durch zellinternes Rauschen hervorgerufener, Spikemuster in stellaten (resonanten) und pyramidalen (nicht-resonanten) Zellen des entorhinalen Kortex in Ratten interessiert. Diese zwei Neuronentypen zeigten deutliche Unterschiede in den Spikemustern, die den jeweiligen Unterschieden in den unterschwelligen Dynamiken zuzuordnen sind. Des weiteren wurden negative Korrelationen in den Spikesequenzen f"ur beide Neuronentypen gefunden. Um diese negativen Korrelationen angemessen zu beschreiben, haben wir einen nicht erneuerbaren Schwellenmechanismus in das Resonate-and-Fire Modell integriert. / Recent experiments revealed the non-Markovian character of the escape dynamics in many physical, chemical and biological systems on time scales prior to relaxation. The escape rates in the non-Markovian case are time-dependent and the escape times are dictated by the initial conditions. Complex, multipeak distributions of the first passage time are characteristic for the non-Markovian case. In this thesis we investigate various aspects of the non-Markovian first passage time problem and in particular its application to the dynamics of neurons. We elaborate an analytical approach to the non-Markovian first passage time problem, which is based on the theory of level-crossings, and obtain several analytical approximations for the first passage time density of a random process with differentiable trajectories. We compare the quality of these approximations and ascertain their regions of validity. Our approximations are applicable and provide accurate results for different types of dynamics, ranging from almost Markovian to strongly non-Markovian cases. These analytical approximations in combination with numerical methods are applied to investigate the spike patterns observed in resonant and nonresonant neurons. In particular, we focus on spontaneous (driven by intrinsic noise) spike patterns obtained in stellate (resonant) and pyramidal (nonresonant) cells in the entorhinal cortex in rat. These two types of neurons exhibit striking different spike patterns attributed to the differences in their subthreshold dynamics. We show that the resonate-and-fire model with experimentally estimated parameter values can quantitatively reproduce the interspike interval distributions measured in resonant as well as in nonresonant cells. We also found negative interspike interval correlations in both types of neurons. To capture these negative correlations, we introduce a novel nonrenewal threshold mechanism in the resonate-and-fire model.

In patients with Parkinson's disease (PD), the associated pathology follows a characteristic pattern involving inter alia the enteric nervous system (ENS), the dorsal motor nucleus of the vagus (DMV), the intermediolateral nucleus of the spinal cord and the substantia nigra, providing the basis for the neuropathological staging of the disease. Here we report that intragastrically administered rotenone, a commonly used pesticide that inhibits Complex I of the mitochondrial respiratory chain, is able to reproduce PD pathological staging as found in patients. Our results show that low doses of chronically and intragastrically administered rotenone induce alpha-synuclein accumulation in all the above-mentioned nervous system structures of wild-type mice. Moreover, we also observed inflammation and alpha-synuclein phosphorylation in the ENS and DMV. HPLC analysis showed no rotenone levels in the systemic blood or the central nervous system (detection limit [rotenone]<20 nM) and mitochondrial Complex I measurements showed no systemic Complex I inhibition after 1.5 months of treatment. These alterations are sequential, appearing only in synaptically connected nervous structures, treatment time-dependent and accompanied by inflammatory signs and motor dysfunctions. These results strongly suggest that the local effect of pesticides on the ENS might be sufficient to induce PD-like progression and to reproduce the neuroanatomical and neurochemical features of PD staging. It provides new insight into how environmental factors could trigger PD and suggests a transsynaptic mechanism by which PD might spread throughout the central nervous system.

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.