Axonale Lenkung und strukturelle Plastizität von Synapsen


Wir interessieren uns für die molekularen und entwicklungsspezifischen Prozesse, die zur Bildung und strukturellen Veränderung von synaptischen Verbindungen führen. Wie finden und erkennen axonale Wachstumskegel ihre Zielzellen? Wie induzieren einfache Nervenendigungen die Ausbildung komplexer synaptischer Strukturen? Neuromuskuläre Endplatten (NMEs) in Drosophila sind ein ideales System, um Antworten auf diese fundamentalen Fragen zu finden. Auf der Suche nach Molekülen, die eine Schlüsselrolle in diesen Prozessen spielen, führten wir einen genomweiten Mutagenesescreen durch. Dabei fanden wir Gene, die das Wachstum von Axonen steuern, die synaptische Aktivität regulieren und synaptische Membranen aneinander ausrichten. Wir haben aber auch Moleküle identifiziert, die essentiell für die Reorganisation und dauerhafte Erhaltung von Synapsen sind. Zurzeit charakterisieren wir die Rolle des axonalen Lenkungsmoleküls Sidestep (Side), einem Mitglied der Immunglobulin Superfamilie, das entlang der Wachstumspfade von Motoaxonen exprimiert ist. Side wirkt stark anziehend auf Motoaxone, weshalb die ektopische Expression, zum Beispiel auf Tracheen, Axone von ihren ursprünglichen Routen ablenkt. Fehlt Side entwickeln sich ebenfalls dauerhafte Fehlinnervierungen, die noch im Larvenstadium sichtbar sind. Die Fehlverschaltungen von einzelnen Muskelfasern sind nicht reparierbar und führen zu erheblichen Bewegungsstörungen in Larven. Die exakte Expression von Lenkungsmolekülen ist somit für die Entwicklung präziser Bewegungsmuster essentiell. Mutationen in ähnlichen Lenkungsmolekülen könnten deshalb auch bei Bewegungs- und Haltungsstörungen bei Wirbeltieren von Bedeutung sein.  

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Institutsleitung

Prof. Dr. Hermann Aberle

Funktionelle Zellmorphologie
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Düsseldorf
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