Molecular and cellular neuroscience (Council of Medical and Biological Sciences)
50 %
Ortelius classification: Neurobiology
Molecular and cellular neuroscience (Council of Medical and Biological Sciences)
25 %
Cell biology and molecular transport mechanisms (Council of Medical and Biological Sciences)
25 %
Panel
Neurosciences
Department or equivalent
Balaton Limnological Institute, Centre for Ecological Research, Hungarian Academy of Sciences (Centre for Ecological Research)
Starting date
2009-01-01
Closing date
2012-02-29
Funding (in million HUF)
14.000
FTE (full time equivalent)
2.72
state
closed project
Summary in Hungarian
Az emlős központi idegrendszer sejtjeinek korlátozott regenerációs képessége napjainkig megoldatlan probléma. Az egyszerű idegrendszerrel rendelkező állatok az idegsejtek és kapcsolataik megújítása terén jelentős képességekkel rendelkeznek. Az állatvilágban az axon újraszerveződésének mechanizmusa azonos celluláris és molekuláris folyamatokra vezethető vissza, ennek következtében az alapjelenségek sikeresen tanulmányozhatók az idegi regeneráció egyszerű modelljeiben. A pályázatban a csiga központi idegrendszerből készült in vivo (sérült szemnyél és agydúc kommisszúra) és in vitro (izolált azonosított idegsejt) preparátumokat használunk annak eldöntésére, hogy milyen szerepet játszik két molekula család, a redox jelátvivő nitrogén-monoxid (NO), valamint a glikoprotein adhéziós molekulák az axon regenerációjában. Tervezzük az NO-t szintetizáló NOS enzim helyének, aktivitásának meghatározását, vizsgáljuk a NO felszabadulását, a NO célmolekulák (cGMP/PKG út, nitrozilált és nitrált fehérjék) azonosítását a regenerálódó idegszövetben. Változó endogén NO szint mellett teszteljük az axon újraképződés, iránynövekedés és kapcsolatképzés folyamatát egysejt modellen. A regenerációban kulcsszerepet játszó extracelluláris mátrix és az axon növekedési kúp sejtfelszíni glikoproteinjeit azonosítjuk, és megvizsgáljuk az axon kitapadásában és kapcsolatképzésében betöltött szerepüket. Eredményeink új összehasonlító adatokat szolgáltatnak az idegi regeneráció folyamatának pontosabb megértéshez.
Summary
Restricted neural regeneration in the mammalian CNS is a huge, unsolved problem in neurology. However, animals with simple nervous system have much capacity to substitute lost neurons and repair connections. At the cellular and molecular level, general processes of axon reorganization are common in phyla; therefore basic phenomena can be successfully investigated in simple model systems of neural regeneration. In the present proposal, we use both in vivo (severed tentacle and cerebral commissure) and in vitro (isolated identified neurons) preparations of the snail CNS, to reveal the function of two different molecule family, the redox signaling molecule, nitric oxide (NO) and adhesion molecules (glycoproteins) on axonal regeneration. We plan to localize NO synthase (NOS), measure NOS activity, NO release, and identify NO target molecules (cyclic guanosine monophophate/protein kinase G pathway, nitrosylated and nitrated proteins) in the regenerating nervous tissue. By modification of the endogenous NO level, we test the role of NO in sprouting, elongation, pathfinding and connection generation of single axon fibers. Key glycoproteins which are involved in neural regeneration will be also identified from the extracellular matrix (ECM) and surface of the axonal growth cone. Their contribution on axon adherence and synapse formation is examined both in vivo and in vitro conditions. Our results provide new comparative data to the comprehensive understanding of neural regeneration.
Final report
Results in Hungarian
Kutatási munkámban a csiga központi idegrendszer extracelluláris mátrixának molekuláris összetételét vizsgáltam abból a célból, hogy a regenerációhoz szükséges sejtadhéziós körülményeket jobban megismerjük. Másrészt, egy, az idegsejt mozgásjelenségeiben szerepet játszó szignál kaszkád (NO-cGMP-PKG) aktivitását követtem egy központi idegrendszeri regenerációs modellben (Helix pomatia tapogató regenerációs modell). Hisztokémia és lektin-kötődés módszerével kimutattuk azokat a savanyú karakterű glikozilált fehérjéket, melyek dominánsan előfordulnak a központi idegrendszer sejtközötti tereiben és jelenlétük dinamikusan változik az idegrendszer fejlődése során. Feltártuk az eltérő homeosztatikus körülmények okozta különbségeket az ECM és különösen a periganglionális kötőszövet vonatkozásában. Kimutattuk, hogy a NO-cGMP-PKG szignálút aktívan jelen van a tapogató idegi elemeiben, ép állapotban, valamint regeneráció alatt, amikor is az idegi kapcsolatok finomhangolása idején a szignálút molekuláinak koncentrációja jelentősen megnő. NOS gátlása a regeneráció strukturális változásait késlelteti. A regeneráció folyamatában fehérjék foszforilációját és nitrozilációját is kimutattuk mind a regenerálódó, mind a kontralaterális, ép tapogatóban. Eredményeink új adatokat szolgáltatnak a központi idegrendszer regenerációjának jobb megismeréséhez.
Results in English
In the present research proposal the extracellular matrix components of the snail central nervous system was investigated in order to get a better insight into the circumstances of cell adhesion during regeneration. In addition, the contribution of the NO-cGMP-PKG signal cascade which plays an important role in neuronal motility was followed in a central nervous system regeneration model (the Helix pomatia tentaculum regeneration model). Those glycosylated proteins having acidic character which have a dominant appearance in the intercellular space of the central nervous system, and dynamically changed during development were shown by histochemical and lectin-binding methods. Differences in the ECM components forced by homeostatic circumstances were described with focusing to the periganglionic connective tissue. It was shown that the NO-cGMP-PKG signal is active in the neural elements of the intact tentacle and also during regeneration, when the concentration of the molecules of the signal cascade was significantly increased at the period of fine reorganization of the nervous elements. Inhibition of NOS postponed the structural progression of regeneration. In the regeneration process protein phosphorylation and nitrosylation were observed both in the regenerating and the intact tentacle. Results provide new data to the better knowledge of the central nervous system regeneration.
Nacsa K; Elekes K; Serfőző Z:: Immunodetection and localization of nitric oxide synthase in the olfactory center of the terrestrial snail, Helix pomatia., Acta Biol. Hung. 63, Suppl. 2, 2012
Nacsa K; Elekes K; Serfőző Z: Membrane localization of nitric oxide synthase in the nerve terminals of the snail CNS. An electron microscopic histochemical study., 3rd European Synapse Meeting, Lake Balaton, October 13-15., 2011
Hernádi L; Vehovszky Á; Serfőző Z:: Immunological and pharmacological detection of the dopamine receptor in the snail CNS., Acta Biol. Hung. 63, Suppl. 2,, 2012
