Clostridial neurotoxins (botulinum toxins and tetanus toxin) disrupt neurotransmitter release by cleaving neuronal SNARE proteins. We generated transgenic flies allowing for conditional expression of different botulinum toxins and evaluated their potential as tools for the analysis of synaptic and neuronal network function in Drosophila melanogaster by applying biochemical assays and behavioral analysis. On the biochemical level, cleavage assays in cultured Drosophila S2 cells were performed and the cleavage efficiency was assessed via western blot analysis. We found that each botulinum toxin cleaves its Drosophila SNARE substrate but with variable efficiency. To investigate the cleavage efficiency in vivo, we examined lethality, larval peristaltic movements and vision dependent motion behavior of adult Drosophila after tissue-specific conditional botulinum toxin expression. Our results show that botulinum toxin type B and botulinum toxin type C represent effective alternatives to established transgenic effectors, i.e. tetanus toxin, interfering with neuronal and non-neuronal cell function in Drosophila and constitute valuable tools for the analysis of synaptic and network function. / Die verschiedenen Toxine der Bakterienspezies Clostridium (Botulinumtoxine und Tetanustoxin) interferieren mit Neuroexozytose durch Proteolyse der SNARE-Proteine. Wir haben transgene Fliegen generiert, die die Möglichkeit bieten konditional verschiedene Botulinumtoxine zu exprimieren. Durch biochemische Untersuchungen und Verhaltensexperimente haben wir das Potential dieser Toxine als Werkzeuge für die Analyse von Synapsen- und Netzwerkfunktion in Drosophila evaluiert. Durch Western Blot-Analysen stellten wir eine variierende Proteolysierbarkeit der Drosophila SNARE-Substrate durch die verschiedenen Botulinumtoxine dar. In Vivo untersuchten wir die Auswirkungen einer Zell-spezifischen Expression auf die Motorik in Larven und auf die Sehfähigkeit in adulten Fliegen. Unsere Resultate zeigen, dass Botulinumtoxin Typ B und C vielversprechende Alternativen zu etablierten molekularen Werkzeugen, wie Tetanustoxin, darstellen, um synaptische Transmission oder höhere Netzwerkfunktionen aufzuschlüsseln. Hierbei führt Botulinumtoxin Typ B zu einem spezifischen Verlust von neuronaler Aktivität, während Botulinumtoxin Typ C mit nicht Neuronen-spezifischer Zellfunktion interferiert.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-wuerzburg.de/oai:opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de:14327 |
| Date | January 2016 |
| Creators | Backhaus, Philipp |
| Source Sets | University of Würzburg |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralthesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/de/deed.de, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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