Modulation of synaptic function through the alpha-neurexin-specific ligand neurexophilin-1

Born G, Breuer D, Wang S, Rohlmann A, Coulon P, Vakili P, Reissner C, Kiefer F, Heine M, Pape H, Missler M

Forschungsartikel (Zeitschrift) | Peer reviewed

Zusammenfassung

Neurotransmission at different synapses is highly variable, and cell-adhesion molecules like alpha-neurexins (alpha-Nrxn) and their extracellular binding partners determine synapse function. Although alpha-Nrxn affect transmission at excitatory and inhibitory synapses, the contribution of neurexophilin-1 (Nxph1), an a-Nrxn ligand with restricted expression in subpopulations of inhibitory neurons, is unclear. To reveal its role, we investigated mice that either lack or overexpress Nxph1. We found that genetic deletion of Nxph1 impaired GABA(B) receptor (GABA(B)R)-dependent short-term depression of inhibitory synapses in the nucleus reticularis thalami, a region where Nxph1 is normally expressed at high levels. To test the conclusion that Nxph1 supports presynaptic GABA(B)R, we expressed Nxph1 ectopically at excitatory terminals in the neocortex, which normally do not contain this molecule but can be modulated by GABA(B)R. We generated Nxph1-GFP transgenic mice under control of the Thy1.2 promoter and observed a reduced short-term facilitation at these excitatory synapses, representing an inverse phenotype to the knockout. Consistently, the diminished facilitation could be reversed by pharmacologically blocking GABA(B)R with CGP-55845. Moreover, a complete rescue was achieved by additional blocking of postsynaptic GABA(A)R with intracellular picrotoxin or gabazine, suggesting that Nxph1 is able to recruit or stabilize both presynaptic GABA(B)R and postsynaptic GABA(A)R. In support, immunoelectron microscopy validated the localization of ectopic Nxph1 at the synaptic cleft of excitatory synapses in transgenic mice and revealed an enrichment of GABA(A)R and GABA(B)R subunits compared with wild-type animals. Thus, our data propose that Nxph1 plays an instructive role in synaptic short-term plasticity and the configuration with GABA receptors.

Details zur Publikation

FachzeitschriftProceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.)
Jahrgang / Bandnr. / Volume111
Ausgabe / Heftnr. / Issue13
StatusVeröffentlicht
Veröffentlichungsjahr2014
Sprache, in der die Publikation verfasst istEnglisch
DOI10.1073/pnas.1312112111
Stichwörtersynaptic transmission; thalamus; autism; neuroligin; ultrastructure

Autor*innen der Universität Münster

Kiefer, Friedemann
European Institute of Molecular Imaging (EIMI)
Mißler, Markus
Institut für Anatomie und Molekulare Neurobiologie
Reißner, Carsten Volker
Institut für Anatomie und Molekulare Neurobiologie
Rohlmann, Astrid
Institut für Anatomie und Molekulare Neurobiologie

Promotionen, aus denen die Publikation resultiert

Die funktionelle Rolle von Neurexophilin-1 in der synaptischen Transmission in Nxph1-GFP-transgenen-(Nxph1-GFP tg/-)-Mäusen
Promovend*in: Vakili, Puja | Betreuer*innen: Missler, Markus; Born, Gesche
Zeitraum: 01.06.2011 - 01.04.2015
Promotionsverfahren erfolgt(e) an: Promotionsverfahren an der Universität Münster
Electrophysiological analysis of neurexophilin function in overexpression and deletion mouse models
Promovend*in: Wang, Shaopeng | Betreuer*innen: Missler, Markus; Born, Gesche
Zeitraum: bis 04.07.2014
Promotionsverfahren erfolgt(e) an: Promotionsverfahren an der Universität Münster
Electrophysiological analysis of neurexophilin function in overexpression and deletion mouse models
Promovend*in: Wang, Shaopeng | Betreuer*innen: Missler, Markus; Born, Gesche
Zeitraum: bis 04.07.2014
Promotionsverfahren erfolgt(e) an: Promotionsverfahren an der Universität Münster
Immunoelektronenmikroskopische Strategien zur ultrastrukturellen Lokalisation synaptischer Proteine im Gehirn
Promovend*in: Breuer, Dorothee | Betreuer*innen: Missler, Markus; Rohlmann, Astrid
Zeitraum: bis 03.06.2014
Promotionsverfahren erfolgt(e) an: Promotionsverfahren an der Universität Münster
Immunoelektronenmikroskopische Strategien zur ultrastrukturellen Lokalisation synaptischer Proteine im Gehirn
Promovend*in: Breuer, Dorothee | Betreuer*innen: Missler,Markus; Rohlmann, Astrid
Zeitraum: bis 03.06.2014
Promotionsverfahren erfolgt(e) an: Promotionsverfahren an der Universität Münster