Entwicklung und Funktion von Dendriten zentraler Neurone

• Antragsteller: Professor Dr. Carsten Duch
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 327562957

Die dendritische Architektur von Neuronen beeinflusst zwei fundamentale Aspekte der Gehirnfunktion: Erstens diktiert sie welche präsynaptischen Neurone auf einen postsynaptischen Dendritenbaum verschalten können, und somit bestimmt dendritische Struktur die Entwicklung und die Verschaltungslogik neuronaler Schaltkreise. Zweitens beeinflusst dendritische Struktur die Summation und Verrechnung postsynaptischer Signale. Daher hängt Gehirnfunktion von der korrekten Entwicklung dendritischer Architektur ab, und viele neurologische Störungen gehen mit strukturellen Defekten von Dendriten einher. Deshalb ist die Identifikation der molekularen Mechanismen, die der Entwicklung dendritischer Architektur und der korrekten Platzierung von Eingangssynapsen auf Dendriten unterliegen, entscheidend für das Verständnis der Entwicklung neuronaler Schaltkreise, sowie normaler und gestörter Gehirnfunktion. Das beantragte Projekt wird genetische Werkzeuge mit quantitativer Strukturanalyse von Dendriten und opto- und elektrophysiologischen Ableitungen im genetischen Modellsystem, Drosophila, kombinieren, um Mechanismen der Entwicklung dendritischer Gestalt zu entschlüsseln. Zuerst wird der Fokus auf den molekularen Mechanismen zur dendritischen Selbsterkennung und -vermeidung liegen (Ziel 1). Ziel 2 wird testen wie sich das Zusammenspiel von lokalen synaptischen Effekten und dendritischer Selbstvermeidung auf die Entwicklung dendritischer Architektur auswirkt. Da wir kürzlich eine neue und unerwartete Funktion des Zellerkennungsmoleküls, Dscam1, für Dendritenwachstum beschrieben haben, werden wir jetzt die zugrundeliegenden molekularen Mechanismen untersuchen (Ziel 3). Auf der Basis dieser neuroentwicklungsbiologischen Arbeiten werden wir dann selektiv die dendritische Architektur verschiedener Typen identifizierter Neurone manipulieren und die Konsequenzen dendritischer Defekte mit elektro- und optophysiologischen Methoden sowie mit Verhaltensexperimenten testen (Ziel 4). Daher erwarten wir neue Ergebnisse zur Regulation der Entwicklung dendritischer Struktur und darüber hinaus neue Erkenntnisse zu den verschiedenen Funktionen von bestimmten Aspekten dendritischer Struktur für die Funktion unterschiedlicher Typen von Neuronen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen