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    Sonderforschungsbereich 1047

    Projekt A5 Kittel/Langenhan

    Circadiane Plastizität von Synapsen bei Drosophila melanogaster

    Zusammenfassung

    Synaptische Plastizität ist eine grundlegende Eigenschaft synaptischer Kommunikation, welche die Modifikation von Neurotransmission durch Aktivität oder externe Signale ermöglicht. Uhrneurone speisen circadiane Impulse in das synaptisch verbundene Nervensystem ein, um physiologische Prozesse zu modifizieren. Obwohl gezeigt werden konnte, dass neuronale Morphologie und Erregbarkeit täglich rhythmischen Schwankungen ausgesetzt sind, ist erstaunlich wenig darüber bekannt, wie circadiane Plastizität die molekulare Komposition und Funktion von Synapsen beeinflusst. Dieses Projekt wird sich grundlegenden Fragestellungen bezüglich des Einflusses circadianer Rhythmik auf die synaptische Proteinkomposition in Drosophila melanogaster widmen.

    Speziell wird untersucht werden, ob rhythmische Fluktuationen synaptischer Proteine funktionelle synaptische Veränderungen vermitteln. Die Expression von Proteinen, welche an der Transmitterfreisetzung an aktiven Zonen und der postsynaptischen Signalrezeption beteiligt sind, wird zu verschiedenen Zeitpunkten des circadianen Zyklus evaluiert und mit dem funktionellen Staus einzelner Synapsen korreliert werden. Dabei werden fluoreszensmikroskopische Techniken und elektrophysiologische Ableitungen mit Einzelzellauflösung zum Einsatz kommen.

    Um darüber hinaus synaptische Proteinlevel unter Bedingungen gestörter circadianer Rhythmik zu untersuchen, wird die transgene Expression der Protease des Tobacco etch virus (TEV) mit TEV-spaltbaren Uhrproteinen kombiniert werden. Dieser Ansatz soll es ermöglichen, die Auswirkungen eines akuten Abschaltens der biologischen Uhr auf die Generierung rhythmischer Fluktuationen von Synapsenproteinen in individuellen Neuronen zu studieren.

    Publikationen

    • The human cognition-enhancing CORD7 mutation increases active zone number and synaptic release Paul, Mila M; Dannhäuser, Sven; Morris, Lydia; Mrestani, Achmed; Hübsch, Martha; Gehring, Jennifer; Hatzopoulos, Georgios N; Pauli, Martin; Auger, Genevieve M; Bornschein, Grit; Scholz, Nicole; Ljaschenko, Dmitrij; Müller, Martin; Sauer, Markus; Schmidt, Hartmut; Kittel, Robert J; DiAntonio, Aaron; Vakonakis, Ioannis; Heckmann, Manfred; Langenhan, Tobias in Brain (2022).
    • Complexin cooperates with Bruchpilot to tether synaptic vesicles to the active zone cytomatrix Scholz, Nicole; Ehmann, Nadine; Sachidanandan, Divya; Imig, Cordelia; Cooper, Benjamin H.; Jahn, Olaf; Reim, Kerstin; Brose, Nils; Meyer, Jutta; Lamberty, Marius; Altrichter, Steffen; Bormann, Anne; Hallermann, Stefan; Pauli, Martin; Heckmann, Manfred; Stigloher, Christian; Langenhan, Tobias; Kittel, Robert J. in Journal of Cell Biology (2019). 218(3) 1011–1026.
    • Implications of the Sap47 null mutation for synapsin phosphorylation, longevity, climbing proficiency and behavioural plasticity in adult Drosophila Blanco-Redondo, Beatriz; Nuwal, Nidhi; Kneitz, Susanne; Nuwal, Tulip; Halder, Partho; Liu, Yiting; Ehmann, Nadine; Scholz, Nicole; Mayer, Annika; Kleber, Jörg; Kähne, Thilo; Schmitt, Dominique; Sadanandappa, Madhumala K.; Funk, Natalja; Albertova, Viera; Helfrich-Förster, Charlotte; Ramaswami, Mani; Hasan, Gaiti; Kittel, Robert J.; Langenhan, Tobias; Gerber, Bertram; Buchner, Erich in Journal of Experimental Biology (2019). 222(19)
    • Parallel Genomic Engineering of Two Drosophila Genes Using Orthogonal attB/attP Sites Blanco-Redondo, Beatriz; Langenhan, Tobias in G3 Genes|Genomes|Genetics (2018). 8(9) 3109–3118.
    • Mechano-dependent signaling by Latrophilin/CIRL quenches cAMP in proprioceptive neurons Scholz, Nicole; Guan, Chonglin; Nieberler, Matthias; Grotemeyer, Alexander; Maiellaro, Isabella; Gao, Shiqiang; Beck, Sebastian; Pawlak, Matthias; Sauer, Markus; Asan, Esther; Rothemund, Sven; Winkler, Jana; Prömel, Simone; Nagel, Georg; Langenhan, Tobias; Kittel, Robert J in eLife, (H. J. Bellen, ed.) (2017). 6 e28360-.
    • Drosophila active zones: from molecules to behaviour Ehmann, Nadine; Owald, David; Kittel, Robert J in Neuroscience research (2017).
    • Adhesion G protein-coupled receptors in nervous system development and disease Langenhan, Tobias; Piao, Xianhua; Monk, Kelly R in Nature Reviews Neuroscience (2016).
    • Effects of transgenic expression of botulinum toxins in Drosophila Backhaus, Philipp; Langenhan, Tobias; Neuser, Kirsa in Journal of neurogenetics (2016). 30(1) 22–31.
    • Synaptic vesicle proteins and active zone plasticity Kittel, Robert J; Heckmann, Manfred in Frontiers in synaptic neuroscience (2016). 8 8.
    • cAMP signals in Drosophila motor neurons are confined to single synaptic boutons Maiellaro, Isabella; Lohse, Martin J; Kittel, Robert J; Calebiro, Davide in Cell reports (2016). 17(5) 1238–1246.
    • Adhesion GPCRs as a putative class of metabotropic mechanosensors Scholz, Nicole; Monk, Kelly R; Kittel, Robert J; Langenhan, Tobias in Adhesion G Protein-coupled Receptors (2016). 221–247.
    • Control of adhesion GPCR function through proteolytic processing Nieberler, Matthias; Kittel, Robert J; Petrenko, Alexander G; Lin, Hsi-Hsien; Langenhan, Tobias in Adhesion G Protein-coupled Receptors (2016). 83–109.
    • Optogenetics in Drosophila neuroscience Riemensperger, Thomas; Kittel, Robert J; Fiala, André in Optogenetics: Methods and Protocols (2016). 167–175.
    • Bruchpilot and Synaptotagmin collaborate to drive rapid glutamate release and active zone differentiation Paul, Mila M; Pauli, Martin; Ehmann, Nadine; Hallermann, Stefan; Sauer, Markus; Kittel, Robert J; Heckmann, Manfred in Frontiers in cellular neuroscience (2015). 9
    • Super-resolution microscopy of the synaptic active zone Ehmann, Nadine; Sauer, Markus; Kittel, Robert J in Frontiers in cellular neuroscience (2015). 9
    • The Adhesion GPCR Latrophilin/CIRL Shapes Mechanosensation Scholz, Nicole; Gehring, Jennifer; Guan, Chonglin; Ljaschenko, Dmitrij; Fischer, Robin; Lakshmanan, Vetrivel; Kittel, Robert J.; Langenhan, Tobias in Cell Reports (2015). 11(6) 866–874.
    • Model Organisms in G Protein–Coupled Receptor Research Langenhan, Tobias; Barr, Maureen M.; Bruchas, Michael R.; Ewer, John; Griffith, Leslie C.; Maiellaro, Isabella; Taghert, Paul H.; White, Benjamin H.; Monk, Kelly R. in Molecular Pharmacology (2015). 88(3) 596–603.
    • Channelrhodopsin-2--XXL, a powerful optogenetic tool for low-light applications Dawydow, Alexej; Gueta, Ronnie; Ljaschenko, Dmitrij; Ullrich, Sybille; Hermann, Moritz; Ehmann, Nadine; Gao, Shiqiang; Fiala, André; Langenhan, Tobias; Nagel, Georg; others in Proceedings of the National Academy of Sciences (2014). 111(38) 13972–13977.
    • Quantitative super-resolution imaging of Bruchpilot distinguishes active zone states Ehmann, Nadine; van de Linde, Sebastian; Alon, Amit; Ljaschenko, Dmitrij; Keung, Xi Zhen; Holm, Thorge; Rings, Annika; DiAntonio, Aaron; Hallermann, Stefan; Ashery, Uri; others in Nature communications (2014). 5
    • Matching structure with function: the GAIN domain of adhesion-GPCR and PKD1-like proteins Prömel, Simone; Langenhan, Tobias; Arac, Demet in Trends in pharmacological sciences (2013). 34(8) 470–478.

    Kontakt/Contact

    Dr Robert J Kittel
    Institute of Physiology, Neurophysiology
    University of Würzburg
    Röntgenring 9
    D-97070 Würzburg, Germany

    Phone: +49 (0)931 31 86046
    Mail: robert.kittel@uni-wuerzburg.de
    Web:  www.kittel-lab.com

    Prof. Tobias Langenhan, M.D. D.Phil. (Oxon)
    Institute of Physiology, Neurophysiology
    University of Wuerzburg
    Röntgenring 9
    D-97070 Würzburg, Germany

    Phone: +49 (0)931 31 88681
    Mail: tobias.langenhan@uni-wuerzburg.de
    Web:  www.langenhan-lab.org