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Max-Planck-Gesellschaft
Max-Planck-Institut für Experimentelle Medizin
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Dr. Sonja Wojcik

Vesikuläre Transporter; Funktionelle Analyse inhibitorischer und exzitatorischer Neurotransmittersysteme

 

Nervenzellen kommunizieren miteinander indem sie an spezialisierten synaptischen Kontakten ein elektrisches Signal in die Freisetzung von Neurotransmittern umwandeln und damit die post-synaptische Zelle entweder aktivieren oder hemmen. Das ausbalancierte Zusammenspiel zwischen aktivierender und hemmender Neurotransmission ist unerlässlich für die Funktionsfähigkeit des Gehirns, und Störungen dieses Gleichgewichts sind an der Entstehung von verschiedenen neurologischen Erkrankungen wie z.B. Epilepsie und Schizophrenie beteiligt. Mit Hilfe von genetischen Mausmodellen untersuchen wir den Prozess der Neurotransmitterfreisetzung sowohl in aktivierenden Neuronen die Glutamat freisetzen, als auch in  ihren hemmenden Gegenspielern, die GABA oder Glyzin als neuronalen Botenstoff benutzen. Wenn man die Freisetzung von Neurotransmittern, und damit die synaptische Aktivität, im gesamten Gehirn ausschaltet, hat dies überraschend wenig Auswirkung auf die Ausbildung von synaptischen Kontakten oder die frühe Gehirnentwicklung. Entwicklungsprozesse die von neuronaler Aktivität beeinflusst werden, lassen sich besser untersuchen, wenn nicht alle Nervenzellen ausgeschaltet werden und damit noch Konkurrenz zwischen aktiven und inaktiven Zellen besteht.

In diesem Zusammenhang ist der hemmende (inhibitorische) Neurotransmitter GABA von besonderem Interesse, da die Freisetzug von GABA sowohl die Reifung von Nervenzellen in der frühen Gehirnentwicklung als auch die Integration von neuen Nervenzellen im erwachsenen Gehirn beeinflusst. Inhibitorische Nervenzellen stellen keine einheitliche Population dar, sondern lassen sich anhand molekularer, morphologischer und elektrophysiologischer Merkmale in eine beträchtliche Anzahl unterschiedlicher Subtypen aufteilen, deren Abgrenzung untereinander teilweise schwierig ist und weiterer Charakterisierung bedarf. Die Vielzahl an hemmenden Nervenzelltypen ermöglicht allerdings auch ihre selektive genetische Inaktivierung und damit die Untersuchung ihres Beitrags zur Entwicklung und Funktion des Gehirns. Die gezielte Inaktivierung von durch molekulare Marker identifizierten inhibitorischen Nervenellen erfolgt durch die zellspezifische Deletion des vesikulären Transporters für GABA und Glyzin durch das Rekombinationsenzym Cre auf genetischer Ebene.

Neben der Rolle der synaptischen Aktivität in der Gehirnentwicklung werden auch molekulare Prozesse untersucht welche die Synapse zur kontrollierten Freisetzung von Neurotransmittern aus synaptischen Vesikeln befähigen. Unsere besondere Aufmerksamkeit gilt dabei sowohl Proteinen welche die Exozytose von Vesikeln in Nervenzellen und Zellen des neuroendokrinen Systems kontrollieren, als auch den vesikulären Transportern, die neben ihrer  Hauptaufgabe die Vesikel mit Neurotransmittern zu befüllen auch deren Größe, Form und Recycling zu beeinflussen scheinen.

 

 

 

 

 



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