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Projekte

Im Fokus unserer Forschung stehen die Mechanismen, welche die Dynamik des Aktin-Zytoskeletts in Nervenzellen regulieren, sowie die Bedeutung Aktin-bindender Proteine (ABP) für die Entwicklung und Funktion des Nervensystems.

Struktur und Funktion erregender Synapsen

Unter Verwendung gentechnisch veränderter Mäuse haben wir Mitglieder der ADF/Cofilin-Familie Aktin-depolymerisierender Proteine als wichtige Regulatoren des synaptischen Zytoskeletts identifiziert, welche für die Funktion erregender Synapsen und Verhalten essentiell sind (Rust, EMBO J 2010; Görlich, PLoS One 2011; Goodson, PLoS Genetics 2012; Wolf, Cereb Cortex 2015; Zimmermann, Biol Psychiatry 2015; Rust, Cell Mol Life Sci 2015; Sungur, Front Behav Neurosci 2018). Derzeit untersuchen wir Mechanismen, welche die Funktion von ADF/Cofilin in der Synapse regulieren. In diesem Zusammenhang konnten wir zeigen, dass Cyclase-assoziiertes Protein 2 (CAP2) - ein ABP welches wir mit der Differenzierung von Myofibrillen während der Skelettmuskelentwicklung in Verbindung gebracht haben (Kepser, Proc Natl Acad Sci USA 2019) - wichtig für die Rekrutierung von Cofilin1 in postsynaptische dendritische Dornen ist (Pelucchi, Bran Commun 2020).     

Säugerhirnentwicklung

Wir konnten zeigen, dass der Aktin-Regulator Profilin1 nicht wichtig für die Funktion erregender Synapsen ist (Görlich, PLoS One 2012), jedoch wichtige Funktion während der Säugerhirnentwicklung ausübt. So ist Profilin1 wichtig für die Gliazell-Adhäsion und radiale Migration von Körnerzellen im Kleinhirn (Kullmann, EMBO Rep 2012; Kullmann, Neuroscience 2012; Kullmann, Cell Adhes Migr 2015), sowie für die Differenzierung von neuralen Stammzellen in der Großhirnrinde (Kullmann, Cereb Cortex 2020). Wir suchen derzeit nach Proteinen, welche mit Profilin1 während der Hirnentwicklung interagieren.         

Mitochondrien-Morphologie und -Funktion   

 Das enge Zusammenspiel von Aktin und Mitochondrien in Säugerzellen ist erst vor wenigen Jahren erstmals beschrieben worden. Mittlerweile gilt als gesichert, dass Aktin sowohl für die Dynamik als auch für die Funktion von Mitochondrien wichtig ist. Wenig verstanden sind dagegen die Aktin-abhängigen mitochondrialen Mechanismen. Wir haben das ABP Cofilin1 als wichtigen Regulator der mitochondrialen Morphologie und Funktion identifiziert (Rehklau, Cell Death Differ 2012; Rehklau Cell Death Dis, 2017). Unter Verwendung von primären Neuronenkulturen und Fibroblasten aus der Maus, sowie von Zelllinien untersuchen wir derzeit die Mitochondrien-Funktionen ausgewählter ABP.      

 

Derzeitige Fördermittel

  • Fondazione Cariplo: ‘Deciphering the role of ADAM10 and CAP2 in Age-related Accumulation of deficits (ACAciA)’
  • DFG Sachbeihilfe: ‘Bedeutung von Profilin1 für die Entwicklung und Gyrierung der Großhirnrinde’
  • Forschungscampus Mittelhessen: Flexi Fund zu Regulationsmechanismen der Mitochondrien-Struktur und -Funktion in Säugerzellen.
  • DFG GRK 2213: ‘Membrane plasticity in tissue development and remodeling’