AbstractsBiology & Animal Science

Signaling pathways linked to changes in the intracellular cytosolic concentrations of free calcium are involved in a plethora of cellular activities ranging from cell division, differentiation and migration, integration of neural circuits, as well as programmed neuronal cell death. Channels that permit the entrance of calcium into neuronal cells have gathered considerable interest due to their potential of being significant therapeutic targets not least to mention a means by which to answer key neurophysiological questions. This thesis investigates two distinct calcium influx pathways: one mediated by the transient receptor potential channel family which can be either directly activated or indirectly via second messengers and the second pathway involving voltage gated calcium channels. Using a neuronal cell line model (human neuroblastoma IMR-32) as well as the neural progenitor stem cell neurosphere assay with molecular biology techniques, immunocytochemistry, calcium imaging, electrophysiology and time-lapsed imaging the thesis culminates to provide novel insights into the interplay between these channel proteins and the differentiation and migration of neuronal cells. Furthermore it provides new information on the molecular mechanisms involved in the interaction between developing neurons and radial glial cells, whereby the migrational behavior of neuronal cells is influenced by the calcium influx pathways mediated by glutamate receptors in radial glial cells. Signaalireitit, jotka on liitetty solunsisäisen vapaan kalsiumin konsentraatioiden muutoksiin osallistuvat lukuisiin solullisiin toimintoihin, muun muussa jakaantumiseen, erilaistumiseen ja vaeltamiseen, hermoston piirien integraatioon sekä hermoston solujen ohjelmoituun solukuolemaan. Kanavat, jotka mahdollistavat kalsiumin sisäänvirtaukset hermoston soluihin ovat olleet huomattavan kiinnostuksen kohteina, ei pelkästään niiden terapeuttisen potentiaalin vuoksi, vaan myös siksi, että niiden toimintaa tutkimalla voidaan vastata moniin keskeisiin vielä avoimiin neurofysiologisiin avainkysymyksiin. Tässä väitöskirjassa tarkastellaan kahta erillistä kalsiumin sisäänvirtauksen signalointireittiä: yhtä, joka välittyy TRP (transient receptor potential) -ionikanava perheen kautta ja voi aktivoitua suoraan ligandilla tai epäsuorasti toisiolähettien avulla sekä toista jänniteherkkien kalsium-kanavien kautta aktivoituvaa polkua. Hyödyntämällä niin hermostollista solumallia (ihmisen neuroblastoma IMR-32) kuin erilaistuvia neurosfeeri-viljelmiä yhdessä molekulaaristen biologian tekniikoiden, immunosytokemiallisten värjäysten, kalsium-kuvantamisen, sähköfysiologisten mittausten sekä videomikroskopoinnin analyysejä tämä väitöskirja tuottaa uutta tietämystä siitä, miten nämä proteiinikanavat vuorovaikuttavat keskenään sekä niiden osallisuudesta hermoston solujen erilaistumiseen ja vaeltamiseen. Lisäksi tämä työ tarjoaa uutta tietoa niistä molekulaarisista mekanismeista, jotka osallistuvat kehittyvien hermosolujen ja radiaali glia-solujen keskinäiseen…