FOR 2419:  Plasticity versus Stability - Molecular Mechanisms of Synaptic Strength

• Fachliche Zuordnung: Medizin
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 278170285

Das Prozessieren, Speichern und Abrufen von Informationen im Gehirn wird von neuronalen Netzwerken bewerkstelligt, deren Elemente durch Synapsen verschaltet sind. Die grobe Struktur synaptischer Netzwerke kann über viele Jahre stabil sein, aber die Stärke einzelner Synapsen verändert sich im Minutentakt, um Lern- und Gedächtnisprozesse und die damit verbundenen kognitiven Funktionen zu ermöglichen. Diese aktivitätsabhängigen Veränderungen der Struktur und Funktion einzelner Synapsen werden zusammenfassend als synaptische Plastizität bezeichnet. Die molekularen Bausteine jeder Synapse werden ständig ausgetauscht, dennoch können wir Gedächtnisinhalte jahrzehntelang speichern. Wie dabei die Balance zwischen synaptischer Plastizität und Stabilität aufrechterhalten wird, ist weitgehend unverstanden. Es ist zum Beispiel nicht klar, wie die Aktivierung beziehungsweise Inaktivierung von Synapsen das Fließgleichgewicht synaptischer Moleküle reguliert, welches für die Langzeitstabilität dendritischer Dornfortsätze (‚spines‘) von Bedeutung ist. Mehr und mehr kognitive und psychiatrische Erkrankungen, zum Beispiel Schizophrenie sowie bestimmte Formen von Autismus, werden heute auf fehlerhafte Regulation von Synapsen zurückgeführt (sog. Synaptopathien). Die DFG Forschungsgruppe FOR 2419 wendet anatomische, biochemische, physiologische, genetische und optogenetische Methoden an, um den Konflikt zwischen Plastizität und Stabilität auf der Ebene neuronaler Synapsen zu untersuchen. Der Zusammenschluss der Arbeitsgruppen vereint Expertise in den molekularen, zellulären und systemischen Neurowissenschaften, um die Frage zu beantworten, wie stabile synaptische Transmission trotz des konstanten Austauschs synaptischer Komponenten möglich ist. Eine Fokussierung auf den intrazellulären Transport von mRNAs, Proteinen und Organellen erlaubt uns, die molekularen und zellulären Prozesse zu untersuchen, die der synaptischen Überlebensrate und damit letztendlich auch dem Gedächtnis zugrunde liegen. Unsere Forschung trägt zum Verständnis der Frage bei, in wie weit unsere Persönlichkeit durch Umwelteinflüsse geformt wird, und schafft eine Basis, um die Genese neuronaler Erkrankungen besser zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen

Projekte

• Die Rolle von TAO2 für Synapsenbildung und -plastizität (Antragsteller Calderon de Anda, Froylan )
• Entschlüsselung der Funktion von exzitatorischen Schaftsynapsen in neuronalen Pyramidenzellen (Antragstellerin Mikhaylova, Marina )
• Koordinationsfonds (Antragsteller Kneussel, Ph.D., Matthias )
• Mechanismen der Aktomyosin-abhängigen Regulation postsynaptischer Funktion und Plastizität von Purkinjezellen (Antragsteller Wagner, Wolfgang )
• Mikrotubuli Transport zur Anlieferung Plastizitäts-relevanter mRNAs und Proteine in Abhängigkeit von Synaptischer Aktivität (Antragsteller Kneussel, Ph.D., Matthias )
• Strukturelle Plastizität hippocampaler Moosfasersynapsen (Antragsteller Kneussel, Ph.D., Matthias )
• Strukturelle und funktionale Analyse von Cav1.2 vermittelten PM-ER Kontakten in der postsynatischen Membran (Antragsteller Grünewald, Kay ;  Heine, Martin )
• Synaptische Plastizität: Konsequenzen für die Netzwerkstabilität und Rolle des endoplasmatischen Retikulums in Spines (Antragstellerinnen / Antragsteller Gee, Ph.D., Christine Elizabeth ;  Oertner, Thomas )
• Synaptische Plastizität und Stabilität im Zusammenhang mit hippokampaler Informationsverarbeitung (Antragsteller Wiegert, Jörn Simon )
• Was eine Synapse braucht – Wie lokale mikro-sekretorische Systeme und Organellen die Funktion von Synapsen unterstützen (Antragsteller Heisler, Frank Friedrich ;  Kreutz, Michael R. )

• Sprecher: Professor Matthias Kneussel, Ph.D.