Funktionelle Kopplung der Exozytose und des Recyclings synaptischer Vesikel in Säugetier Synapsen

• Antragsteller: Professor Volker Haucke, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 445976607

Schnelle chemische synaptische Transmission stellt die Grundlage der neuronalen Kommunikation dar und wird durch die Fusion synaptischer Vesikel (SVs) mit der präsynaptischen Plasmamembran an der sogenannten Aktiven Zone (AZ) vermittelt. Diese liegt gegenüber postsynaptischen Stellen, wo postsynaptische Rezeptoren lokalisiert sind. Die exozytotische SV Fusion ist eng in Raum und Zeit an die endozytotische Rückgewinnung der SV Proteine und Lipide und die Wiederherstellung freisetzungskompetenter SV gekoppelt, um so eine dauerhafte Neurotransmission und damit die Funktionalität des Gehirns zu gewährleisten. Die Grundlage der Kopplung von SV Exo- und Endozytose ist gegenwärtig schlecht verstanden. Ziel des beantragten kollaborativen Projekts ist es, die molekularen und strukturellen Grundlagen der exo-endozytotischen Kopplung an Synapsen zu entschlüsseln. Wir werden neue fluoreszierende Sonden und Protokolle entwickeln, um die Lokalisation exo- und endozytotischer Ereignisse zu detektieren und eine mutmaßliche endozytotische Zone (EZ) in primären hippokampalen Neuronen aus der Ratte und der Maus sowie in von induzierbaren pluripotenten humanen Stammzellen abgeleiteten Neuronen zu definieren. Außerdem, werden wir hochentwickelte Höchstauflösungs- Bildgebungsverfahren einschließlich der gSTED Mikroskopie an lebendenden Neuronen verwenden, um die molekularen Marker der EZ zu definieren und zu testen ob SV Proteine ihre Bildung regulieren. Drittens, werden wir durch zeitlich kontrollierte Änderungen der Membranspannung oder durch Herabregulation der Expression SV Proteine, welche die EZ und die AZ verbinden könnten, die Endozytose von der Exozytose entkoppeln und die Auswirkungen dieser Manipulationen auf die synaptische Physiologie bestimmen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Kooperationspartner: David Perrais, Ph.D.