The role of alternative splicing of CaV2 channels for synaptic transmission and behavior in Drosophila melanogaster

Abstract

In this thesis, I explored the role of alternative splicing of the voltage-gated calcium channel cacophony in Drosophila melanogaster with special focus on its role in synaptic transmission. I could show that the functional diversity of cacophony, which is homologous to the CaV2 channel family in vertebrates, relies heavily on alternative splicing of two splicing sites, one in the voltage sensor and one with a binding site for accessory subunits.

My acquired data demonstrate that evoked synaptic vesicle release is possible only with one of the two alternative exons in the voltage sensor of the first homologous repeat, namely IS4B. My data provide evidence that isoforms with the other alternative exon, IS4A, are not required and not sufficient for normal synaptic transmission. Still, animals lacking exon IS4A show a severely impaired behavior and life expectancy is extremely reduced. As for the other investigated splice site, the binding site for accessory subunits in the intracellular loop between homologous repeats I and II, animals with a homozygous loss of either exon are still viable. Although loss of the exon I-IIB results in a reduced synaptic transmission amplitude, this does not result in an effect on motor behavior or life expectancy.

In dieser Arbeit habe ich die Rolle von alternativem Splicing des spannungsgesteuerten Calciumkanals cacophony in Drosophila melanogaster mit besonderem Fokus auf seine Rolle in synaptischer Transmission untersucht. Ich konnte zeigen, dass die funktionale Diversität von cacophony, welches ein Homolog zur CaV2-Kanalfamilie in Vertebraten darstellt, stark von alternativem Splicing zweier Splice-Stellen, einer im Spannungssensor und einer mit einer Bindungsstelle für akzessorische Untereinheiten, abhängt.

Meine akquirierten Daten demonstrieren, dass evozierte synaptische Vesikelfreisetzung nur mit einem der beiden alternativen Exons im Spannungssensor des ersten homologen Repeats, IS4B genannt, möglich ist. Meine Daten zeigen weiterhin, dass Isoformen mit dem weiteren alternativen Exon, IS4A, für normale synaptische Transmission nicht ausreichen und auch nicht dafür benötigt werden. Dennoch zeigen Tiere ohne Exon IS4A ein schwer beeinträchtigtes motorisches Verhalten und stark reduzierte Lebenserwartung. Der Verlust eines der beiden möglichen Exons der anderen Splice-Site, der Bindungsstelle für akzessorischer Untereinheiten im intrazellulären Loop zwischen den Repeats I und II, ist nicht letal. Obwohl der Verlust des Exons I-IIB in einer reduzierten synaptischen Transmissionsamplitude resultiert, beeinträchtigt dies nicht das motorische Verhalten oder die Lebenserwartung.