Untersuchung einer neuronalen Kinesin-Myosin Interaktion in Dendritschen Dornen und ihre Rolle für Synaptische Struktur und Funktion

• Antragsteller: Professor Matthias Kneussel, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 457103565

Kinesin Motorproteine steuern den Langstreckentransport molekularer Güter entlang des Mikrotubuli-Zytoskeletts. Gleichermaßen transportieren Myosine zahlreiche Moleküle entlang von Aktinfilamenten, welche unterhalb des zellulären Kortex angereichert sind. Beide Zytoskelett-Elemente arbeiten zum großen Teil unabhängig voneinander, wobei Mikrotubuli gelegentlich, in Abhängigkeit von synaptischer Aktivität, in dendritische Dornen einwachsen.Das vorgeschlagene Projekt basiert auf dem unerwarteten Ergebnis, dass das Kinesin KIF21B in Nervenzellen physikalisch an Myosin Va bindet. Da Kinesin-Myosin Interaktionen bisher nicht in Säugerzellen beschrieben sind, möchten wir die funktionelle Beziehung dieser beider Motoren in zentralen Nervenzellen untersuchen.Unsere vorläufigen Daten zeigen, dass Myosin Va das Kinesin KIF21B huckepack nimmt und auf diese Weise in dendritische Dornen transportiert. Im Gegensatz dazu ist KIF21B nicht notwendig um Myosin Va in „Spines“ zu befördern. Bemerkenswerterweise zeigen Neuronen die aus KIF21B knockout Mäusen stammen größere „Spines“ und ein stabileres Aktin Zytoskelett.Da KIF21B und Myosin Va die Anlieferung beziehungsweise das Recycling von NMDA- und AMPA Rezeptoren steuern, möchte ich diese neue Interaktion in Bezug auf die Struktur und Funktion von Synapsen näher untersuchen. Ich schlage drei Arbeitspakete vor um die funktionelle Relevanz der Kinesin-Myosin Interaktion i.) in Bezug auf das Einwachsen von Mikrotubuli in „Spines“, ii.) in Bezug auf die Anlieferung und das Recycling synaptischer Proteine und iii.) in Bezug auf synaptische Funktion und Plastizität besser zu verstehen.Untersuchungen dieser Kinesin-Myosin Interaktion an neuronalen „Spine“-Strukturen können neue grundlegende Einblicke in das funktionelle Zusammenspiel zwischen Mikrotubuli- und Aktin-abhängigen Transportprozessen geben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen