Neurale Plastizität und Kommunikation

Frau Prof. Dr. rer. nat. D. C. Dieterich 

Forschungsschwerpunkte

Im Fokus stehen die molekularen, zellbiologischen und system-biologischen Aspekte neuronaler und astrogliärer Funktion und synaptischer Plastizität:

• Assemblierung und molekulare Komponenten chemischer Synapsen.
• Die tripartäre Synapse: Funktion von Astrocyten während der neuralen Entwicklung und synaptischer Plastizität.
• Glycoprotein-Dynamik an chemischen Synapsen.

Der Schwerpunkt der Arbeitsgruppe „Neurale Plastizität und Kommunikation“ liegt in der molekularen und systemischen Charakterisierung neuronaler und astrogliärer Proteome zu unterschiedlichen Zeitpunkten der neuronalen Entwicklung sowie während Plastizitätsprozessen im hippokampalen System von Rattus norvegicus und in der Taufliege Drosophila melanogaster.

Neurone und Astrocyten formen am Ende der Entwicklung des menschlichen Gehirns ein effektives zelluläres Kommunikations-Netzwerk mittels Trillionen von Synapsen. Sowohl Synaptogenese, die Formation von Synapsen, als auch längerfristige Formen synaptischer Plastizität, die als aktivitätsabhängige Änderung der Stärke der synaptischen Übertragung charakterisiert werden kann, erfordern eine dynamische Veränderung der Gesamtheit der zellulären Proteine, der Proteome. Diese Veränderungen beinhalten die Synthese neuer Proteine und deren korrekte Lokalisierung innerhalb der Zelle an neuen bzw. aktiven Kontaktstellen.

Zentrales experimentelles Werkzeug unserer Untersuchungen ist die metabolische Markierung de novo synthetisierter Proteine und deren posttranslationaler Modifikationen mittels funktionalisierter molekularer Grundbausteine, wie beispielsweise Azid- und Alkin-Aminosäuren oder Azido-Derivate der L-Fukose. Diese bioorthogonalen funktionellen Gruppen können durch [3+2] Azid-Alkin-Cycloaddition („Klick-Chemie“) entweder mit einer Fluoreszenz-Gruppe oder aber einem Biotin-Rest markiert und anschließend visualisiert bzw. spezifisch gereinigt und identifiziert werden.