Super-resolution Investigation of Synaptic Function

• Applicant: Professor Dr. Silvio-Olivier Rizzoli, Ph.D.
• Subject Area: Cognitive, Systems and Behavioural Neurobiology
• Term: from 2008 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 84292623

Jahrzehnte der Zellstrukturforschung, ausgeführt hauptsächlich durch Elektronenmikroskopie, haben eine umfassende morphologische Ansicht der Zelle und der Organellen entstehen lassen. Im Gegensatz dazu ist die Erforschung der Proteinlokalisierung und Proteinverteilung innerhalb der Zelle, besonders in kleinen spezialisierten Strukturen wie der Synapse, viel schwieriger gewesen. Gegenwärtig gibt es für solche Ansätze keine optimalen Werkzeuge: konventionelle Lichtmikroskopie wird durch die Strahlenbeugung auf Punkte von ~ 200-300 nm limitiert; Elektronenmikroskopie bietet unübertroffene Auflösung, ist gewöhnlich jedoch nicht bei Proteinlokalisierungsstudien zu verwenden, da die verschiedenen Elemente durch Affinitätsmarkierungen identifiziert werden müssen - was in der Elektronenmikroskopie, verglichen mit der Lichtmikroskopie, viel weniger effizient ist. Ich schlage vor, hier eine beugungsunbegrenzte Fluoreszenzbildgebungstechnik, Stimulation Emission Depletion (STED; Willig, Rizzoli et al., Nature, 2006) zu verwenden, um die Positionen der Hauptbestandteile der Synapse zu charakterisieren. Ich werde die relative Lage von synaptischen Proteinen bestimmen, die an der Neurotransmitterfreigabe, der Membranrückgewinnung, in Strukturen der aktiven Zonen und von weniger spezialisierten Elementen wie das Zytoskelett beteiligt sind. Die Arbeit hat eine bedeutende Auswirkung, da sie Antworten auf eine Anzahl offener Fragen im Bereich synaptischer Physiologie liefert. Außerdem bildet die Arbeit eine neue Bezugsquelle, ein ziemlich umfassendes Bild der Positionen der Hauptakteure in der Synapse, welche als Ausgangspunkt für neue Hypothesen/Untersuchungen synaptischer Funktion dienen kann.

• DFG Programme: Research Grants