Allgemein

Synapsen sind die zentralen Prozessoren von Informationen im Gehirn. Ihre Funktion, Effizienz und Plastizität sind der Grundstein aller Gehirnfunktionen und dem daraus folgenden Verhalten. Abweichende Synapsenaktivität ist, im Gegenzug, der Grund für viele neurologische und psychiatrische Störungen. Es ist unser Ziel, eine funktionale, virtuelle Synapse in silico zu erstellen, die sowohl die Prä- als auch die Postsynapse umfasst.

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FORSCHUNGSINFRASTRUKTUR

Wir profitieren von einer umfangreichen Infrastruktur, die in den letzten zehn Jahren von vielen Institutionen aufgebaut...

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... und durch die Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und der Max-Planck-Gesellschaft sowie dem Land Niedersachsen unterstützt wurde.

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MITGLIEDER

Das Team des Sonderforschungsbereichs besteht aus 24 Teilprojektleiterinnen und -leitern sowie einer Koordinationskraft.

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Sie stammen aus den unterschiedlichsten Institutionen im Raum Göttingen und haben sich zu Forschungszwecken zusammengefunden.

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PROJEKTE

Der Sonderforschungsbereich 1286 arbeitet interdisziplinär (siehe Forschungsinfrastruktur) und ist in 3 Forschungsbereiche unterteilt.

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Projektbereich A – C, ein assoziiertes sowie drei zentrale Projekte unterstützen unsere Forschung in Richtung Zukunft.

Forschungsverlauf

Zuerst werden wir die molekulare Zusammensetzung von Synapsen während Ruhe- und Aktivitätsphasen bestimmen. Wir werden die genauen Positionen von synaptischen Organellen und Proteinen sowie deren Anzahl, posttranslationale Modifikationen und Interaktionen bestimmen. Dabei werden wir uns auf zwei klassische Modelle konzentrieren, Synaptosomenpräparationen und Kulturen von hippocampalen Neuronen. Ersteres ist ideal für biochemische Studien, zweites für bildgebende Verfahren. Zusammen mit einer Analyse der synaptischen Lipide und RNA werden uns diese Parameter dabei behilflich sein, ein strukturelles Modell von einer Synapse vor, während und nach neuronaler Aktivität zu erstellen. Wir werden dieses Modell mit diversen wichtigen funktionalen Parametern ergänzen, angefangen bei der Proteinmobilität bis hin zur Bestimmung der Grundlagen der Bildung von aktiven Zonen. Diese strukturellen und funktionalen Parameter werden wir mit Hilfe von Modellierungsstudien zusammenführen mit dem Ziel, synaptische Funktionen und Plastizität zu erklären und vorauszusagen. Parallel dazu werden wir anfangen, bestimmte synaptische Krankheitsmodelle hinsichtlich quantitativer Veränderungen zu analysieren. Dabei werden wir die Hypothese testen, dass einige spezifische synaptische Krankheiten durch Unterschiede in der Anzahl, Aktivität und/oder Organisation von bestimmten synaptischen Elementen hervorgerufen werden.

3D Modell einer Synapse

Der Film zeigt eine sich drehende neuronale Synapse der Ratte mit verschiedenen Proteingruppen.
Die synaptischen Membrantypen sind: die Plasmamembran, 375 Vesikel, 7 Endosomen und ein Mitochondrion.
Diese wurden aus Membrankoordinaten mehrerer Zellschichten modeliert. Von 62 verschiedenen Proteintypen wurde Anzahl und Lokalisation bestimmt, so dass diese entsprechend im Synapsenzytosol bez. auf den synaptischen Membranen positioniert werden konnten. Insgesamt handelt es sich um ca. 300,000 Proteine.

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