Gehirn-Schaltkreise und Chromosomen-Instabilität

No. 20 - 20.09.2018

DFG fördert zwei Forschungsgruppen an Universität und Universitätsmedizin Göttingen

(umg/pug) Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert zwei weitere Forschungsgruppen an der Universität und der Universitätsmedizin Göttingen (UMG). An der Fakultät für Biologie und Psychologie der Universität nimmt die Forschungsgruppe „Entschlüsselung eines Gehirn-Schaltkreises: Struktur, Plastizität und Verhaltensfunktion des Pilzkörpers von Drosophila“ ihre Arbeit auf, an der UMG die Forschungsgruppe „Chromosomen-Instabilität: Wechselwirkungen von DNA-Replikationsstress und mitotischer Fehlfunktion“.

Die Forschungsgruppen

Wie schaffen es Gehirne, aktuelle Sinnesreize, zurückliegende Erfahrung und zukünftige Verhaltensoptionen zu integrieren? Und was tragen einzelne Nervenzellen, ihre Synapsen und neuronalen Schaltkreise dazu bei? Bisher wurden diese drei Ebenen weitgehend getrennt voneinander betrachtet. Die Forschungsgruppe „Entschlüsselung eines Gehirn-Schaltkreises: Struktur, Plasti­zität und Verhaltensfunktion des Pilzkörpers von Drosophila“ will Nervenzellen, Synapsen und neuronale Schaltkreise gemeinsam in den Blick nehmen und beispielhaft an einem Teil des Gehirns der Taufliege Drosophila erforschen. (Sprecher: Prof. Dr. André Fiala, Georg-August-Universität Göttingen)

Chromosomen enthalten DNA, auf der die Gene codiert sind; eine Instabilität von Chromosomen verursacht deshalb zahlreiche Fehlbildungen und gilt als eine Ursache von Krankheiten wie Krebs oder neurodegenerative Erkrankungen. Die Forschungsgruppe „Chromosomale Instabilität: Funktionelle Wechselwirkungen von DNA-Replikationsstress und mitotischer Fehlfunktion“ will die molekularen Mechanismen von Chromosomenmutationen besser verstehen lernen und so neue Therapieansätze ermöglichen. (Sprecher: Prof. Dr. Holger Bastians, Universitäts­medizin Göttingen).

Forschungsgruppe „Entschlüsselung eines Gehirn-Schaltkreises: Struktur, Plastizität und Verhaltensfunktion des Pilzkörpers von Drosophila“ an der Universität Göttingen

Die neue Forschungsgruppe an der Fakultät für Biologie und Psychologie, Abteilung Molekulare Neurobiologie des Verhaltens, der Universität Göttingen befasst sich mit der Analyse, wie komplexe Schaltkreise aus vielen Nervenzellen Information verarbeiten und Verhalten steuern. Unter der Überschrift „Entschlüsselung eines Gehirnschaltkreises: Struktur, Plastizität und Verhaltensfunktionen des Pilzkörpers von Drosophila“ wollen sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verschiedener Forschungseinrichtungen einer ganz bestimmten Struktur im Gehirn von Taufliegen widmen.

„Um die Prinzipien zu verstehen, wie Nervensysteme Information aus der Umwelt kodieren, wie sie lernen und dadurch zielgerichtet das Verhalten steuern, ist es nützlich, sich auf eine gut untersuchbare Gehirnstruktur in einem geeigneten Modellorganismus zu konzentrieren“ erläutert der Sprecher der Forschungsgruppe, Prof. Dr. André Fiala, Leiter der Abteilung Molekulare Neurobiologie des Verhaltens an der Universität Göttingen.
 
An dem Forscherteam beteiligt sind Arbeitsgruppen der Universität zu Köln, der Freien Universität Berlin, der Technischen Universität München, dem Leibniz-Institut für Neurobiologie in Magdeburg und dem Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen in Bonn. Die Koordination liegt bei der Universität Göttingen. Die beantragte Fördersumme beträgt insgesamt rund zwei Millionen Euro für zunächst drei Jahre. Jedes Team der Forschungsgruppe bringt eigene Untersuchungsansätze mit, von hochauflösender Mikroskopie, Molekularbiologie und Verhaltensanalysen bis hin zur Computer-basierten Netzwerkanalyse. Diese kombinierte Expertise eröffnet neue Möglichkeiten, die Arbeitsweise von neuronalen Schaltkreisen zu untersuchen. Es sollen dabei zum Beispiel Fragen geklärt werden, wie sich Lernvorgänge in der Verschaltung von Nervenzellen niederschlagen, wie sich Alterungsvorgänge auf die molekulare Struktur von Synapsen auswirken oder wie komplexe Sinnesinformation kodiert wird.

Forschungsgruppe 2800 an der UMG

Ein Hauptkennzeichen von Krebs und von verschiedenen Alters-assoziierten Syndromerkrankungen sind fortwährende Veränderungen des Genoms, dem Erbgut der Zellen. Diese Veränderungen betreffen sowohl kleinere Abschnitte wie auch ganze Chromosome. Sie können direkt zur Weiterentwicklung von Krankheitsbildern, beispielsweise zur Metastasierung von Tumoren, beitragen. Wie kommen jedoch diese ständigen Chromosomenveränderungen, die sogenannten Chromosomen-Instabilitäten, zustande? Wie können diese möglicherweise gestoppt werden? Das sind Fragen, die bisher von Wissenschaftlern wenig verstanden worden sind. Diesen Fragestellungen widmet sich die Forschungsgruppe 2800 „Chromosomen-Instabilität: Wechselwirkungen von DNA-Replikationsstress und mitotischer Fehlfunktion“. Die beantragte Fördersumme beträgt insgesamt rund 2,4 Millionen Euro für zunächst drei Jahre.

Sprecher der Forschungsgruppe ist Prof. Dr. Holger Bastians, Leiter der Arbeitsgruppe „Zelluläre Onkologie“ am Institut für Molekulare Onkologie der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) und am Göttinger Zentrum für Molekulare Biowissenschaften (GZMB). Im Rahmen der neuen Forschungsgruppe fördert die DFG die Zusammenarbeit von drei Arbeitsgruppen aus der UMG (Prof. Dr. Holger Bastians, Prof. Dr. Matthias Dobbelstein vom Institut für Molekulare Onkologie und Prof. Dr. Bernd Wollnik vom Institut für Humangenetik) mit fünf weiteren Wissenschaftlern der Universitäten in Kaiserslautern, Koblenz, Mannheim/Heidelberg und in Mainz. Die beteiligten Arbeitsgruppen bringen dabei höchst komplementäre Forschungsansätze aus den Bereichen der Zellbiologie und der Genom- und Proteom-Analyse ein, um gezielt die gemeinsame Fragestellung nach dem Ursprung der Chromosomen-Instabilitäten zu beantworten.
 

Ziel der neuen Forschungsgruppe 2800 ist es zu untersuchen, inwieweit Fehler bei der Verdopplung des Genoms, der DNA-Replikation, mit Fehlern bei der DNA-Verteilung auf zwei Tochterzellen während der mitotischen Zellteilung zusammenhängen, um fortwährende Genomveränderungen zu verursachen. „Dabei setzen wir ganz gezielt auf eine Kombination von Wissenschaftlern aus der UMG mit Wissenschaftlern von anderen Universitäten. Sie alle bringen den erforderlichen wissenschaftlichen Hintergrund und die notwendigen Expertisen mit, um diese überaus wichtige und spannende Fragestellung zu beantworten“, sagt Prof. Dr. Bastians. „In unserer Forschergruppe haben wir nun die Möglichkeit, Zell- und Molekularbiologie mit Humangenetik und Proteom- und Genomforschung sehr effizient zu verbinden“.

Prof. Dr. Heyo K. Kroemer, Vorstand Forschung und Lehre an der UMG und Dekan der Medizinischen Fakultät, sagt: „Wir freuen uns sehr, dass die DFG die neue Forschungsgruppe bewilligt hat. Dies zeigt, wie die Zusammenarbeit von Wissenschaftlern in Deutschland gezielt gefördert werden kann, um besonders wichtige und krankheitsrelevante Grundlagenforschung zu ermöglichen. Besonders wichtig ist für uns, dass die neue Forschungsgruppe den wissenschaftlichen Fokus der Krebsforschung an der UMG, der auf der Variabilität von Erbgut-Veränderungen, der sogenannten Genom-Dynamik, liegt, nachhaltig stärkt und mit prägen wird.“

Kontakt:
Prof. Dr. André Fiala

Georg-August-Universität Göttingen
Fakultät für Biologie und Psychologie – Abteilung Molekulare Neurobiologie des Verhaltens
Julia-Lermontowa-Weg 3, 37077 Göttingen
Telefon (0551) 39-177920
afiala@gwdg.de
www.uni-goettingen.de/de/94792.html

Prof. Dr. Holger Bastians

Universitätsmedizin Göttingen
Institut für Molekulare Onkologie, Sektion für Zelluläre Onkologie
Grisebachstr. 8, 37077 Göttingen
Telefon: 0551 / 39-33823
holger.bastians@uni-goettingen.de