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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),

     ii) dass CAP1 im Zusammenspiel mit Cofilin1 die Morphologie dendritischer Dornen reguliert und zudem wichtig für synaptische Plastizität ist (Heinze, Cell Mol Life Sci 0222; Heinze Eur J Cell Biol 2023)

und iii) dass CAP1 und CAP2 überlappende Funktionen bei der Ausreifung dendritischer Dornen besitzen (Schuldt, Cell Mol Life Sci 2024). Derzeit untersuchen wir die molekularen Mechanismen, welche von CAP1 und CAP2 in erregenden Synapsen abhängig sind.

Säugerhirnentwicklung

Mit CAP 1 und Profilin1 haben wir zwei Aktin-Regulatoren mit der Entwicklung des Säugerhirns in Verbindung gebracht. Wir konnten zeigen, dass der Aktin-Regulator 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 ist (Kullmann, Cereb Cortex 2020). Für CAP1 konnten wir zeigen, dass es im Zusammenspiel mit Cofilin1 Aktin-Dynamik in neuronalen Wachstumskegeln kontrolliert und somit deren Mobilität und Funktion reguliert (Schneider, Prog Neurobiol 2021; Schneider, eNeuro 2021; Schneider, Cells 2021). Zudem haben wir CAP1 als Regulator der Genexpression in differenzierenden Neuronen und im embryonalen Säugerhirn identifiziert, welcher spezifisch MRTF-SRF-abhängige Genexpression unterdrückt (Khodayberdiev, Sci Signal 2024). Derzeit untersuchen wir die molekularen Mechanismen, welche von CAP1 und Profilin1 während der Säugerhirnentwicklung abhängig sind.         

Derzeitige Fördermittel

• DFG-Einzelförderung: Actin-dependent mechanisms relevant for cerebellar morphogenesis and medulloblastoma formation.
• Förderung durch die Alzheimer Forschung Initiative: Deciphering an actin-dependent mechanism relevant for Alzheimer's disease.
• DFG-Einzelförderung: Deciphering the molecular mechanisms of cyclase-associated protein 1 (CAP1) in regulating dendritic spine morphology and structural plasticity.