Neurale Plastizität und Kommunikation

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

Neurone und Gliazellen 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 erfordern dabei die Synthese neuer Proteine und deren korrekte Lokalisierung innerhalb der Zelle an neuen bzw. aktiven Kontaktstellen.

Obwohl eine Vielzahl synaptischer Proteinen bereits identifiziert wurde, konnte eine dynamische Charakterisierung des synaptischen Proteoms während Synaptogenese und Ereignissen synaptischer Plastizität bisher nicht erzielt werden. Zudem sind die Funktion von Gliazellen während neuronaler Entwicklung und im Zusammenhang mit Plastizitätsprozessen und die Identität des gliären Proteoms weitgehend ungeklärt.

Unsere Arbeiten haben das Ziel, eine molekulare und systemische Charakterisierung neuronaler und astrogliärer Proteome zu unterschiedlichen Zeitpunkten der neuronalen Entwicklung im hippokampalen und kortikalen System von Rattus norvegicus und der Taufliege Drosophila melanogaster vorzunehmen. Hierbei setzen wir ein interdisziplinäres Methodenspektrum aus Proteomics, Fluoreszenzmikroskopie, Molekularbiologie und organischer Synthese ein. Zentrales experimentelles Werkzeug unserer Untersuchungen ist die metabolische Markierung de novo synthetisierter Proteine und deren posttranslationale 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.  Die beiden Techniken BONCAT und FUNCAT erlauben hierbei die spezifische und zeitaufgelöste Identifizierung und in situ Visualisierung neusynthetisierter endogener Proteine.

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Publikationen: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=dieterich%20dc