Humboldt-Universität zu Berlin - Institut für Biologie

Aktuelle Forschung

Gehirne von Säugetieren setzen sich aus Neuronalen Netzwerken zusammen, die in komplizierten Schaltkreisen arbeiten, um kognitive Prozesse wie Lernen, Gedächtnis, Emotionen oder instinktives Verhalten zu regulieren. Neurone sind über Synapsen miteinander verbunden, die sich häufig auf kleinen dendritischen Vorsprüngen befinden – daher auch dendritische Dornen genannt. Während eines Lernprozesses erfährt die synaptische Übertragung physiologische Veränderungen, die gefestigt werden müssen, um eine bleibende Erinnerung zu bilden. Daher ist die aktivitätsabhängige Modulation von Synapsen der Kernmechanismus der synaptischen Funktion. Aber wie können neuronale Verbindungen gezielt geschwächt oder verstärkt werden? Um dynamische Veränderungen an Synapsen vollständig nachvollziehen zu können erfordert einen tieferen Einblick in die molekulare Maschinerie, die am gerichteten Transport und der gezielten Entfernung von Proteinen beteiligt ist. Diese Vorgänge sind die Schlüsselkomponenten der dendritischen Dornen.

Unser Labor versucht zu verstehen, was ein dendritisches Kompartiment als "Plastizitätseinheit" definiert und welche molekularen Mechanismen diese Kompartimentierung ermöglichen. Wir bemühen uns, dynamische Veränderungen der Funktion von Synapsen und ihrer Zusammensetzung aufzudecken, indem wir folgende Bereiche untersuchen:

  1.  synaptische Plastizität und Stabilität
  2. molekulare, strukturelle und funktionelle Diversität von glutamatergen Synapsen
  3. biochemische Kommunikation zwischen benachbarten Dornen
  4. mRNA-Targeting und lokale Proteintranslation, -verarbeitung, -recycling und -abbau bei der          Regulierung synaptischer Signale

 

Die Rolle des Mikrotubulus- und Aktin-Zytoskeletts sowie die Transportsmechanismen und Signalgebung, die den aktiven Organellentransport und die Positionierung steuern, sind in diesem Zusammenhang für uns von besonderem Interesse.

Unsere Forschung umfasst damit Neurowissenschaften, Zellbiologie, Biophysik und Biochemie und bietet ein hohes Potenzial für Kollaborationsprojekte über die verschiedenen Bereiche der Lebenswissenschaften hinweg. Um unsere Forschungsfragen zu untersuchen, wenden wir eine Reihe biochemischer, biophysikalischer und molekularbiologischer Methoden an, darunter Optogenetik und hochauflösende Mikroskopie. Dazu gehören zellfreie Rekonstitutionsassays und Single Molecule Imaging, Super-Resolution Nanoskopie (STED), TIRF, 2-Photonen- und konfokale Mikroskopie mit "Spinning Disc".