@article{PaulPauliEhmannetal.2015,
  author    = {Paul, Mila M. and Pauli, Martin and Ehmann, Nadine and Hallermann, Stefan and Sauer, Markus and Kittel, Robert J. and Heckmann, Manfred},
  title     = {Bruchpilot and Synaptotagmin collaborate to drive rapid glutamate release and active zone differentiation},
  series = {Frontiers in Cellular Neuroscience},
  volume    = {9},
  journal   = {Frontiers in Cellular Neuroscience},
  number    = {29},
  doi       = {10.3389/fncel.2015.00029},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-148988},
  year      = {2015},
  abstract  = {The active zone (AZ) protein Bruchpilot (Brp) is essential for rapid glutamate release at Drosophila melanogaster neuromuscular junctions (NMJs). Quantal time course and measurements of action potential-waveform suggest that presynaptic fusion mechanisms are altered in brp null mutants (brp\(^{69}\)). This could account for their increased evoked excitatory postsynaptic current (EPSC) delay and rise time (by about 1 ms). To test the mechanism of release protraction at brp\(^{69}\) AZs, we performed knock-down of Synaptotagmin-1 (Syt) via RNAi (syt\(^{KD}\)) in wildtype (wt), brp\(^{69}\) and rab3 null mutants (rab3\(^{rup}\)), where Brp is concentrated at a small number of AZs. At wt and rab3\(^{rup}\) synapses, syt\(^{KD}\) lowered EPSC amplitude while increasing rise time and delay, consistent with the role of Syt as a release sensor. In contrast, syt\(^{KD}\) did not alter EPSC amplitude at brp\(^{69}\) synapses, but shortened delay and rise time. In fact, following syt\(^{KD}\), these kinetic properties were strikingly similar in wt and brp\(^{69}\), which supports the notion that Syt protracts release at brp\(^{69}\) synapses. To gain insight into this surprising role of Syt at brp\(^{69}\) AZs, we analyzed the structural and functional differentiation of synaptic boutons at the NMJ. At tonic type Ib motor neurons, distal boutons contain more AZs, more Brp proteins per AZ and show elevated and accelerated glutamate release compared to proximal boutons. The functional differentiation between proximal and distal boutons is Brp-dependent and reduced after syt\(^{KD}\). Notably, syt\(^{KD}\) boutons are smaller, contain fewer Brp positive AZs and these are of similar number in proximal and distal boutons. In addition, super-resolution imaging via dSTORM revealed that syt\(^{KD}\) increases the number and alters the spatial distribution of Brp molecules at AZs, while the gradient of Brp proteins per AZ is diminished. In summary, these data demonstrate that normal structural and functional differentiation of Drosophila AZs requires concerted action of Brp and Syt.},
  language  = {en}
}
@article{MrestaniPauliKollmannsbergeretal.2021,
  author    = {Mrestani, Achmed and Pauli, Martin and Kollmannsberger, Philip and Repp, Felix and Kittel, Robert J. and Eilers, Jens and Doose, S{\"o}ren and Sauer, Markus and Sir{\´e}n, Anna-Leena and Heckmann, Manfred and Paul, Mila M.},
  title     = {Active zone compaction correlates with presynaptic homeostatic potentiation},
  series = {Cell Reports},
  volume    = {37},
  journal   = {Cell Reports},
  number    = {1},
  doi       = {10.1016/j.celrep.2021.109770},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-265497},
  pages     = {109770},
  year      = {2021},
  abstract  = {Neurotransmitter release is stabilized by homeostatic plasticity. Presynaptic homeostatic potentiation (PHP) operates on timescales ranging from minute- to life-long adaptations and likely involves reorganization of presynaptic active zones (AZs). At Drosophila melanogaster neuromuscular junctions, earlier work ascribed AZ enlargement by incorporating more Bruchpilot (Brp) scaffold protein a role in PHP. We use localization microscopy (direct stochastic optical reconstruction microscopy [dSTORM]) and hierarchical density-based spatial clustering of applications with noise (HDBSCAN) to study AZ plasticity during PHP at the synaptic mesoscale. We find compaction of individual AZs in acute philanthotoxin-induced and chronic genetically induced PHP but unchanged copy numbers of AZ proteins. Compaction even occurs at the level of Brp subclusters, which move toward AZ centers, and in Rab3 interacting molecule (RIM)-binding protein (RBP) subclusters. Furthermore, correlative confocal and dSTORM imaging reveals how AZ compaction in PHP translates into apparent increases in AZ area and Brp protein content, as implied earlier.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Mrestani2022,
  author    = {Mrestani, Achmed},
  title     = {Strukturelle Differenzierung und Plastizit{\"a}t pr{\"a}synaptischer Aktiver Zonen},
  doi       = {10.25972/OPUS-23578},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-235787},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2022},
  abstract  = {Ziel der vorliegenden Arbeit war die nanoskopische Analyse struktureller Differenzierung und Plastizit{\"a}t pr{\"a}synaptischer aktiver Zonen (AZs) an der NMJ von Drosophila melanogaster mittels hochaufl{\"o}sender, lichtmikroskopischer Bildgebung von Bruchpilot (Brp). In erster Linie wurde das lokalisationsmikroskopische Verfahren dSTORM angewendet. Es wurden neue Analyse-Algorithmen auf der Basis von HDBSCAN entwickelt, um eine objektive, in weiten Teilen automatisierte Quantifizierung bis auf Ebene der Substruktur der AZ zu erm{\"o}glichen. Die Differenzierung wurde am Beispiel phasischer und tonischer Synapsen, die an dieser NMJ durch Is- und Ib-Neurone gebildet werden, untersucht. Phasische Is-Synapsen mit hoher Freisetzungswahrscheinlichkeit zeigten kleinere, kompaktere AZs mit weniger Molek{\"u}len und h{\"o}herer molekularer Dichte mit ebenfalls kleineren, kompakteren Brp-Subclustern. Akute strukturelle Plastizit{\"a}t wurde am Beispiel pr{\"a}synaptischer Hom{\"o}ostase, bei der es zu einer kompensatorisch erh{\"o}hten Neurotransmitterfreisetzung kommt, analysiert. Interessanterweise zeigte sich hier ebenfalls eine kompaktere Konfiguration der AZ, die sich auch auf Ebene der Subcluster widerspiegelte, ohne Rekrutierung von Molek{\"u}len. Es konnte demonstriert werden, dass sich eine h{\"o}here Molek{\"u}ldichte in der Lokalisationsmikroskopie in eine h{\"o}here Intensit{\"a}t und gr{\"o}ßere Fl{\"a}che in der konfokalen Mikroskopie {\"u}bersetzt, und damit der Zusammenhang zu scheinbar gegens{\"a}tzlichen Vorbefunden hergestellt werden. Die Verdichtung bzw. Kompaktierung erscheint im Zusammenhang mit der Kopplungsdistanz zwischen VGCCs und pr{\"a}synaptischen Vesikeln als plausibles Muster der effizienten Anordnung molekularer Komponenten der AZ. Die hier eingef{\"u}hrten Analysewerkzeuge und molekularbiologischen Strategien, basierend auf dem CRISPR/Cas9-System, zur Markierung von AZ-Komponenten k{\"o}nnen zuk{\"u}nftig zur weiteren Kl{\"a}rung der Bedeutung der molekularen Verdichtung als allgemeines Konzept der AZ-Differenzierung beitragen.},
  subject      = {Synapse},
  language  = {de}
}