Räumliche ionische Bedingungen der Funktion des Kalium-Chlorid-Co-Transporters KCC2 in Hippocampus-Netzwerken (Häufigkeits- und bedingungsabhängige Funktion des KCC2-Transports)

• Antragsteller: Dr. Egor Byvaltcev
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 576748885

Dieses Projekt untersucht, wie Schwankungen des intrazellulären Chlorids ([Cl⁻]i) in dendritischen Spines (und Schaftregionen) sowie des extrazellulären Kaliums ([K⁺]o) in der Nähe von Synapsen den neuronalen Kotransporter KCC2 regulieren, mit besonderem Fokus auf Bedingungen, die seinen reversen Transportmodus begünstigen. Die Arbeit wird sich auf fünf zentrale Fragestellungen konzentrieren: (1) Welche [K⁺]o-Konzentrationen und welche Ausprägung exzitatorischer Aktivität ausreichen, um eine Umkehrung von KCC2 hervorzurufen, (2) ob exzitatorische Eingänge über KCC2-vermittelten Ionentransport [Cl⁻]i-Transienten in dendritischen Schäften erzeugen und wie diese die GABAerge Inhibition beeinflussen, (3) inwiefern die Frequenz inhibitorischer Eingänge den schaftexprimierten KCC2 überlasten und lokale [Cl⁻]i- und [K⁺]o-Akkumulation hervorrufen kann, (4) in welchem Maße dendritisches [Cl⁻]i die Chloridhomöostase in Spines und die Funktion von KCC2 beeinflusst und (5) wie Veränderungen des extrazellulären Raumvolumens, wie sie während astrozytären Schwellungen oder in pathologischen Zuständen auftreten, die Ionendynamik und die KCC2-Aktivität verändern. Durch die systematische Untersuchung dieser Mechanismen wird das Projekt die physiologischen und pathologischen Bedingungen definieren, unter denen KCC2 den Transportmodus wechselt. Dieses Wissen wird verdeutlichen, wie Exzitation und Inhibition gemeinsam die Chlorid- und Kaliumhomöostase kontrollieren, und so unser Verständnis von synaptischer Integration, Netzwerkstabilität und den Ionenstörungen, die neurologischen Erkrankungen zugrunde liegen, erweitern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen