Vesikuläre Transporter; Freisetzungsmechanismen von Dense-Core-Vesikeln und Synaptischen Vesikeln

Nervenzellen kommunizieren miteinander, indem sie ein elektrisches Signal in die Freisetzung von Neurotransmittern umwandeln und damit die post-synaptische Zelle entweder aktivieren oder hemmen. Die Freisetzung von klassischen Neurotransmittern wie Glutamat, GABA und Glyzin erfolgt aus synaptischen Vesikeln (SV), die zuvor von vesikulären Transportern mit dem entsprechenden Neurotransmitter beladen wurden. Das ausbalancierte Zusammenspiel zwischen aktivierender und hemmender Neurotransmission ist unerlässlich für die Funktionsfähigkeit des Gehirns, und Störungen dieses Gleichgewichts sind an der Entstehung von verschiedenen neurologischen Erkrankungen wie z.B. Epilepsie und Schizophrenie beteiligt. Neben den klassischen Neurotransmittern produzieren viele Nervenzellen weitere wichtige bioaktive Substanzen, wie z.B. Wachstumsfaktoren und Neuropeptide, die in sogenannten Dense-Core-Vesikeln (DCV) verpackt werden, und deren Freisetzung sowohl an Synapsen als auch in extrasynaptischen Bereichen erfolgt. Dadurch werden eine Vielzahl von physiologischen Prozessen reguliert, die von der Beeinflussung der neuronalen Aktivität bis zur Regulation der Genexpression reichen und die essenziell für die Funktion des Nervensystems sind.

 Mit Hilfe von genetischen Mausmodellen, Zellbiologie und Elektrophysiologie untersuchen wir die molekularen Prozesse, durch die die Freisetzung von SV und DCV in Nervenzellen und in neuroendokrinen chromaffinen Zellen reguliert werden. Im Gegensatz zu neuronalen DCV enthalten die DCV von chromaffinen Zellen Adrenalin und Noradrenalin, und die Fusion dieser DCV mit der Zellmembran sowie die Freisetzung des Vesikel-Inhalts kann in diesem Zelltyp experimentell besonders gut verfolgt werden. Neben der vergleichenden Analyse der Freisetzungsmechanismen von SV und DCV gilt unsere besondere Aufmerksamkeit auch den vesikulären Transportern, die neben ihrer Hauptaufgabe die Vesikel mit Neurotransmittern zu befüllen, auch weitere zellbiologische Prozesse, wie z.B. das Recycling der Vesikel beeinflussen.