Forschung

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Prof. Dr. Hansjürgen Volkmer
Molekulare Neurobiologie

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Neuronale Signalwege: Stabilisierung von Synapsen

Für die Entstehung und den Verlauf von Erkrankungen des zentralen Nervensystems (ZNS) spielen Fehlfunktionen von Genen, die für die Bildung und Stabilisierung von Synapsen verantwortlich sind, eine wichtige Rolle. So sind neurodegenerative und auch psychische Erkrankungen mit der Änderungen der Größe und mit dem Verlust exzitatorischer und inhibitorischer Synapsen in ausgesuchten Bereichen des Gehirns verknüpft.

Wir untersuchen molekulare Mechanismen der Synapsenbildung und -stabilisierung an in vitro und in vivo Systemen. Dazu werden Gentransfermethoden (virale RNA Interferenz oder Überexpression von mutierten Proteinen) mit immunzytochemischen und immunhistologischen Methoden kombiniert. 3D Rekonstruktionen von spezifisch markierten Synapsen werden herangezogen, um diese Strukturen der neuronalen Signalweiterleitung im Gewebe oder in Zellkulturen zu quantifizieren.

In inhibitorischen Synapsen werden GABAA Rezeptoren durch submembranale Gephyrincluster organisiert. Transmembranrezeptoren und neuronale Signalwege werden untersucht, die die Anzahl und Größe von Gephyrin kontrollieren. Beispielsweise ist das Zelladhäsionsmolekül Neurofascin am Axoninitialsegment an der Stabilisierung von Gephyrinclustern in vivo beteiligt. Diese Funktion wird durch Wechselwirkungen mit dem FGFR1 gesteuert.

Aktuelle Forschungsthemen sind:

  • Synaptische Fehlfunktionen bei ZNS Erkrankungen (PONS),
  • Gemeinsame Mechanismen von Depression und Schmerz im zentralen Nervensystem (Decipher),
  • Regulation der Interneuronkonnektivität 

Publikationen:

 

Saha R., Knapp S., Chakraborty D., Horovitz O., Albrecht A., Kriebel M. , Kaphzan H., Ehrlich I., Volkmer H. , G. Richter-Levin (2016). GABAergic synapses at the axon initial segment of basolateral amygdala projection neurons modulate fear extinction. Neuropsychopharmacology. Manuscript accepted for publication.

Beuter S, Ardi Z, Horovitz O, Wuchter J, Keller S, Saha R, Tripathi K, Anunu R, Kehat O, Kriebel M, Richter-Levin G, Volkmer H.
Receptor tyrosine kinase EphA7 is required for interneuron connectivity at specific subcellular compartments of granule cells. Scientific Reports 2016; 6:29710.

Zitman FM, Lucas M, Trinks S, Grosse-Ophoff L, Kriebel M, Volkmer H, Richter-Levin G.
Dentate Gyrus Local Circuit is Implicated in Learning Under Stress-a Role for Neurofascin. Mol Neurobiol. 2016 Mar;53(2):842-50.

Kaistha BP, Honstein T, Muller V, Bielak S, Sauer M, Kreider R, Fassan M, Scarpa A, Schmees C, Volkmer H, Gress TM, Buchholz M. (2014).
Key role of dual specificity kinase TTK in proliferation and survival of pancreatic cancer cells.Br J Cancer. 2014 Oct 28;111(9):1780-7. doi: 10.1038/bjc.2014.460.


Fa M, Xia L, Anunu R, Kehat O, Kriebel M, Volkmer H, Richter-Levin G (2014). Stress modulation of hippocampal activity--spotlight on the dentate gyrus. Neurobiol Learn Mem 2014 Jul; 112:52-60.

Wuchter J, Beuter S, Treindl F, Herrmann T, Zeck G, Templin MF, Volkmer H (2012). A Comprehensive Small Interfering RNA Screen Identifies Signaling Pathways Required for Gephyrin Clustering. The Journal of Neuroscience, October 17, 32(42):14821–14834.

Kriebel et al.(2012). Neurofascin: a switch between neuronal plasticity and stability. Int J Biochem Cell Biol. 44(5):694-7.

Kriebel M, Metzger J, Trinks S, Chugh D, Harvey RJ, Harvey K, Volkmer H. (2011). The cell adhesion molecule neurofascin stabilizes axo-axonic GABAergic terminals at the axon initial segment. J Biol Chem. 2011 Jul 8;286(27):24385-93.

Kirschbaum K, Kranz E, Kriebel M, and Volkmer H. (2009). Analysis of non-canonical FGFR1 interaction reveals regulatory and activating domains of neurofascin. Journal of Biological Chemistry 284: 28533-28542.

Hansen RK, Christensen C, Korshunova1 I, Kriebel M, Burkarth N, Kiselyov VV, Olsen M, Østergaard S, Holm A, Volkmer H, Walmod PS, Berezin V and Bock E (2007). Identification of NCAM-binding peptides promoting neurite outgrowth via a heterotrimeric G-protein-coupled pathway. Journal of Neurochemistry 103(4):1396-407.

Burkarth N., Kriebel M., Kranz E. and Volkmer H (2007). Neurofascin regulates the formation of Gephyrin clusters and subsequent translocation to the axon hillock of hippocampal neurons. Mol Cell. Neurosci. 36(1):59-70.

Niere M, Braun B, Gass R, Sturany S and Volkmer H (2006). Combination of engineered neural cell adhesion molecules and GDF-5 for improved neurite extension in nerve guide concepts. Biomaterials 27(18):3432-40.

Pruss T, Kranz E, Niere M and Volkmer H (2006). A regulated switch of chick neurofascin isoforms modulates ligand recognition and neurite extension. Mol. Cell Neurosci. 31(2):354-65.

Pruss T, Niere M, Kranz E, and Volkmer H (2004). Homophilic interactions of neural cell adhesion molecule neurofascin are important for cell adhesion and neurite induction. Eur. J. of Neurosci. 20: 3184-3188.