Mikrotubuli Dynamik in der Regulation postsynaptischer Struktur und Funktion: Rolle des Mikrotubuli Severing-Enzyms Katanin

• Antragsteller: Professor Matthias Kneussel, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 396813097

Das Mikrotubuli Zytoskelett reguliert zahlreiche zelluläre Prozesse einschließlich der Zellteilung, Zelladhäsion und Zellmigration. Es ist darüber hinaus an der Form und Struktur einer Zelle beteiligt und dient als Schiene für den Transport von molekularen Motoren und deren Transportgüter. Severing Enyzyme wie Spastin, Katanin und Fidgetin zerschneiden Mikrotubuli und sind an der Regulation der Mikrotubuli Dynamik beteiligt. Bezüglich der Belieferung und Funktion von neuronalen Synapsen ist derzeit ungeklärt ob und auf welche Weise Mikrotubuli-Severing hierbei eine Rolle spielt.Der vorliegende Antrag möchte eine neu etablierte konditionale Katanin Knockout Maus (für eine postnatale und Neuron-spezifische Katanin Depletion), sowie dominant-negative Ansätze verwenden um die Rolle von Katanin-vermitteltem Mikrotubuli Severing für die Belieferung, Struktur und Funktion neuronaler Synapsen zu verstehen. Ziel ist es in der Abwesenheit von Katanin Genexpression bzw. Katanin Funktion zu testen, inwieweit Katanin die Dynamik von Mikrotubuli, deren Lokalisation in Dendriten sowie ihre transiente Einwanderung in dendritische Spines steuert. Desweiteren soll untersucht werden, ob diese Zytoskelettprozesse die Bindung von Mikrotubuli-assoziierten Proteinen und molekularen Motoren an Mikrotubuli beeinflussen. Mittels Zeitraffermikroskopie in lebenden Neuronen soll der Transport synaptischer Proteine verglichen werden. Diese Imaging Daten sollen durch molekulare und biochemische Experimente ergänzt werden. Schließlich soll mittels Elektrophysiologie überprüft werden ob eine Depletion von Katanin die Funktion synaptischer Übertragung ändert. Sollten Unterschiede in der Struktur und Funktion von Synapsen identifiziert werden können, stehen weitere Assays zur Untersuchung neuronaler Plastizität sowie Verhaltensanalysen bereit, um die Konsequenz von Mikrotubuli Severing für das neuronale Netzwerk bzw. für Kognition zu erarbeiten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen