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Exozytose und Endozytose synaptischer Vesikel (SVs) sind zentrale Prozesse der synaptischen Funktion. Wir untersuchen die Rolle von Proteinen wie SNAREs und Dynamin. Unsere Hypothese ist: (i) Proteine senken die freien Energiebarrieren von Fusion und Fission durch Kraftübertragung und membranvermittelte Wechselwirkungen, und (ii) sie erzwingen mechanische sowie chemische Randbedingungen für topologische Änderungen der Membran. Mithilfe selbstkonsistenter Feldtheorie (SCFT), parametrisiert durch Molekülsimulationen und experimentelle Daten, bestimmen wir Minimum-Free-Energy-Pfade und quantifizieren die Energiebarrieren in Abhängigkeit von Lipid-, Protein- und Lösungsparametern. Fusions- und Fissionsraten berechnen wir über geeignete Reaktionskoordinaten. Durch Variation von Anzahl und räumlicher Anordnung der Proteine analysieren wir Freisetzungsmechanismen und vergleichen die Ergebnisse mit experimentellen Daten. So gewinnen wir Einsichten in Mechanismen und Raten von Exo- und Endozytose. welche in stärker vergröberte synaptische Modelle eingehen.

Prof. Dr. Marcus Müller

Marcus Müller

Teilprojektleiter
Weitere Teilprojekte

C10: „Innovative Deep-Learning-Ansätze ermöglichen quantitative Analysen von synaptischen Bildgebungsdaten“

Constantin Pape

B8: “Proteinaggregation als Indikator und Ursache synaptischer Fehlfunktionen“

Tiago Outeiro

C3: „Die mechanische Interaktion der Synapse mit ihrer Umgebung“

Michael Fauth