Partial Loss of A-Type Ion Current in the Olfactory Bulb Projection Neurons of Mice Lacking MITF

Abstract

Micropthalmia-associated transcription factor (MITF) is a major transcription factor known for its role in the development of melanin producing cells. Mutations in the gene which encodes for MITF (Mitf) are characterized by loss of pigmentation, micropthalmia, blindness, and deafness. Although the gene has been shown to be expressed in the central nervous system, particularly in the projection neurons of the olfactory bulb, its function in neurons is still undetermined. The olfactory bulb is the first circuit to receive and perform computations of olfactory information projected from olfactory sensory neurons.The work of Atacho et al., (2018) laid the foundations for this thesis as it uncovered a peculiar behavioural phenotype in mice carrying a mutation in the gene Mitf, effectively increasing its ability to discriminate between structurally similar scents. A similar phenotype, produced by a potassium channel subunit knockout, implies that there is an altered biophysical repertoire in the projection neurons of these Mitf -mutated mice.The work of this thesis in conjunction with the work of Atacho et al. (2018) is instrumental in advancing our understanding of the function of MITF in the olfactory bulb. In this thesis we describe the culturing and patch-clamping of the projection neurons of the olfactory bulb of wild-type and Mitf mutant mice. The observation was made that loss of MITF leads to an increase in firing frequency of action potentials due to a loss of A-type ion current. However, the A-type mediating channel gating kinetics are unaltered in the mutant, suggesting that the partial loss of A-type current is a byproduct of reduced expression of A-type mediating channels. These results are supported by the recent work of Atacho et al. (2018), which indicates an activity dependent relationship between MITF and the A-type current as a means of intrinsic negative feedback to control principal neuronal firing.

Micropthalmia-associated transcription factor (MITF), er umritunarþáttur sem stjórnar tjáningu gena m.a. í litfrumum. MITF gegnir lykilhlutverki í þroska melanín-framleiðandi fruma en stökkbreytingar í MITF geninu (Mitf) valda litfrumuskorti, smáum augum, heyrnarleysi, og blindu. Mitf er einnig tjáð í miðtaugakerfinu, einkum í mitral og tufted frumum lyktarklumbunnar, en hlutverk gensins í þessum frumum er ekki þekkt. lyktarklumban er fyrsta úrvinnslustöðin sem meðhöndlar boð um lyktarskyntjáningu frá lyktarskynfrumum, en mítril og ytri brúskfrumur senda boðin áleiðis til æðri heilastöðva.Í doktorsverkefni Atacho (2018) er sýnt fram á atferlisfræðilegar breytingar í Mitf stökkbreyttum músum sem lýsa sér sem aukinn hæfileiki til aðgreiningar milli líkra lyktarsameinda. Samsvarandi svipgerð verður til við tap á spennustýrðum kalíum jónagöngum sem nefnast Kv1.3. Þessar niðurstöður gefa til kynna að lykillinn að skilningi á aukinni aðgreiningarhæfni Mitf stökkbreyttra músa liggi í raflífeðlisfræðilegum breytingum í starfsemi mítril og ytri brúskfruma. Það var skoðað í þessu rannsóknarverkefni.Taugafrumur voru ræktaðar og gerð raflífeðlisfræðileg athugun á mítril og ytri brúskfrumum lyktarklumbunnar úr Mitf stökkbreyttum músum í samanburði við villigerð. Rannsóknin leiddi í ljós að skortur á MITF eykur tíðni boðspenna í óáreittum mítril og ytri brúskfrumum sökum skorts á jónastraumi af gerð A. Einnig kom í ljós að hæfni jónaganganna til að opnast og lokast hélst óbreytt. Þetta gefur til kynna að virkni jónaganganna sé óbreytt, en að skorturinn á straumi af gerð A sé sökum þess að tjáning þeirra jónaganga er skert í mítril og ytri brúskfrumum músa sem ekki tjá MITF. Þessar niðurstöður eru ennfremur studdar af niðurstöðum Atacho o.fl. (2018) sem sýna að MITF hvatar tjáningu ákveðinna jónaganga sem miðla jónastraumi af gerð A og að tjáning er háð virkni taugafrumanna, þar sem aukin virkni myndi leiða til frekari bælingar á þeirri frumu með því að auka jónastraum af gerð A. Niðurstöður rannsóknarinnar, ásamt niðurstöðum Atacho o.fl. (2018), útskýra að hluta hlutverk Mitf í miðtaugakerfinu.