Koordinationsfonds

• Antragsteller: Professor Dr. Jörn Simon Wiegert
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen ; Kardiologie, Angiologie ; Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 537609931

Unsere dynamische Welt erfordert eine kontinuierliche Anpassung unseres physiologischen Zustands und unseres Verhaltens an Veränderungen in der Umwelt über eine weite Zeitskala. Diese erfolgen in der Regel durch ein komplexes Zusammenspiel des autonomen (ANS) und zentralen Nervensystems (ZNS) und führen unter anderem zu Veränderungen der Herzleistung und der Wachsamkeit, die den Organismus darauf vorbereiten, angemessen auf die Umwelt zu reagieren. Diese adaptiven Prozesse werden durch wenige Transmitter vermittelt, die auf eine große Anzahl verschiedener G-Protein-gekoppelter Rezeptoren (GPCRs) wirken, die wiederum nur vier verschiedene Klassen intrazellulärer G-Proteine aktivieren. Obwohl die Wirkungen der meisten Transmitter und die allgemeine Funktion spezifischer Signalkaskaden bekannt sind, sind unsere Kenntnisse die wesentlichen Aspekte, die der Steuerung von Organfunktionen und Verhalten zugrunde liegen, begrenzt. Erstens variiert die Wirkung eines bestimmten Transmitters auf seine Zielorgane und das Verhalten der Tiere. Je nach Expressionsprofil des GPCR kann ein und derselbe Transmitter in verschiedenen Zielgeweben unterschiedliche - manchmal sogar entgegengesetzte – Effekte vermitteln. Zweitens sind die genauen räumlich-zeitlichen Profile der Transmitterfreisetzung und -aufnahme aufgrund fehlender Methoden nicht im Detail bekannt. Drittens muss die intrazelluläre Dynamik von GPCR-vermittelten Signalkaskaden besser verstanden werden. Daher haben wir nur ein begrenztes Verständnis davon, wie die GPCR-Signalübertragung unsere Organe und letztlich unser Verhalten steuert. Unser Ziel ist es, die grundlegenden Prinzipien der GPCR-Signalübertragung zu erforschen, um die allgemeinen und spezifischen Regeln der metabotropen Steuerung von Organfunktionen und Verhalten zu verstehen. Die große Anzahl neuer optisch kontrollierter GPCRs und Sensoren für Neuromodulatoren und intrazelluläre Signalwege ermöglicht es uns nun, die GPCR-Signalübertragung mit hoher zeitlicher Dynamik, räumlicher Präzision und Substratspezifität zu untersuchen. Um die grundlegenden Prinzipien der Integration und des Gleichgewichts der GPCR-Signalübertragung aufzuklären, werden wir uns auf die folgenden Schlüsselaspekte konzentrieren: 1) das ZNS als zentrales Organ für die Wahrnehmung der Umwelt, die Signalintegration und die Top-down-Kontrolle des Körpers, 2) das Herz als das Organ, das am stärksten durch das ANS reguliert wird und 3) das Verhalten intakter Tiere. Wir werden die neu entwickelten optischen Methoden zur Manipulation und zum Auslesen der GPCR-Funktion nutzen, um verschiedene Skalen zu überbrücken, die von subzellulären Domänen bis zu ganzen Tieren und von Millisekunden bis zu Tagen reichen. Wir wollen verstehen, wie intrazelluläre Signale präzise kontrolliert und integriert werden, wie verschiedene GPCR-Liganden und GPCR-Typen die Funktion der beiden erregbaren Organe Herz und Gehirn beeinflussen und wie dies appetitives und aversives Verhalten steuert.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5807: Dynamische Integration von GPCR-Signalwegen zur Steuerung von Organfunktion und Tierverhalten