Forschung

Einzelne Zellen, wie auch ihre höhere Organisationseinheit der Mensch, stehen in ständigem Kontakt mit ihrer Umgebung, um Stoffe und Informationen auszutauschen Die Plasmamembran, die alle eukaryontischen Zellen umgibt, separiert das Zellinnere von der Außenwelt. Eine Modulation der Topologie der Membran ist eine unverzichtbare Voraussetzung für den Stoff- und Informationsaustausch mittels vesikulärer Transportprozesse sowie für die differenzierte Ausbildung, den Erhalt und die Reorganisation individueller Zellgestalt - Grund­voraus­setzungen für Entwicklung und Leben multizellulärer Organismen.
Synap­tische Verbindungen von Nervenzellen stellen besonders hochspezialisierte Zell-Zell­kontakt- und -kommunikationsflächen dar, die sich durch dort äußerst effizient ablaufen­de Vesikelkreisläufe und Signaltrans­duktions­­prozesse aus­zeich­nen. Dieser hohen Effizienz liegt ein hohes Maß an Koordination durch mit der Plasma­membran vergesellschaftet vorliegende Cytomatrix- und Cytoskelettkomponenten zu Grunde. Die Modulation und Dynamik dieser funktionellen Verbindungen ist eine wesentliche Voraussetzung für Reorganisations­­prozesse, die die Basis synaptischen Plastizität bilden, und ermöglicht so Lern- und Gedächtnis­prozesse. Unsere Studien gehen daher der Frage nach, welche Rolle die Dynamik und Organisation des Cyto­skeletts in der Bildung und Bewegung von intrazellulären Vesikeln, in der subzellulären Organisation kom­plexer Mem­bran­transportwege und in der Modulation von Membran-topologien und -formen spielt und wie diese Funktionen molekular umgesetzt und gesteuert werden.

Unsere Arbeiten liefern so wichtige Erkenntnisse darüber, wie die Geschwindigkeit und Effizienz der synaptischen Informationsweiterleitung gewährleistet wird, und erhellen die molekularen Grundlagen der Bildung, der Reifung, des Erhalts und der Reorganisation spezialisierter neuronaler Strukturen, die der Plastizität und Lernprozessen neuronaler Netzwerke zu Grunde liegen.

Forschungsschwerpunkte

Die Forschungsanstrengungen des Institutes konzentrieren sich vor allem auf Untersuchungen des funktionellen Zusammenspiels des cortikalen Aktincytoskeletts, welches die Plasmamembran jeder Zelle unterstützt, formt und bewegt sowie spezielle zelluläre Strukturen ausbilden hilft, mit Membrantransportprozessen und mit Modulationen der Membrantopologie.
Diese Arbeiten gewähren sowohl Einsichten in die Einzelprozesse als auch maßgebliche Erkenntnisse in ihr funktionelles Zusammenspiel. Ein derartiges Zusammenspiel scheint für die Kontrolle und Ausbildung von definierten Zellmorphologien, die für Zellbewegung und -polarität, für die besondere Leistungsfähigkeit von sekretorischen Zellen, sowie für die Organisation von funktionellen Geweben und Organen maßgeblich zu sein. Es liegt z.B. dem Aufbau, dem Erhalt und der Reorganisation von funktionellen und morphologischen Spezialisierungen von Zellen, wie z. B. den synaptischen Verbindungen von Nervenzellen, zugrunde. Effiziente Zell-Zell-Kommunikation und Plastizität sind die Voraussetzung für die enorme Leistungsfähigkeit des Gehirns. So ist die Kommunikation von Nervenzellen über synaptische Verbindungen und die nutzungsabhängige Veränderung synaptischer Übertragungseigenschaften die Grundlagen für Lernen und Gedächtnis. (mehr)

Die Forschungsanstrengungen des Institutes nutzen eine große Bandbreite von modernen Methoden der Molekularbiologie, Genetik, Biophysik und Biochemie, sowie der Entwicklungs- und Zellbiologie und bieten vielfältige Möglichkeiten zur Mitarbeit (Postdoc / Naturwiss. Promotion / Med. Doktorarbeiten / Diplom- u. Masterarbeiten / HiWi-Arbeiten / Praktika).