Verbund

Entschlüsselung der Beziehung von dynamischer Mikrostruktur und Funktion dendritischer Spines

Unsere Fähigkeit, neue Informationen langfristig zu speichern, beruht auf der enormen Plastizität des Gehirns. Morpho-chemische Modifikationen einzelner dendritischer Spines spielen dabei eine wichtige Rolle, aber es fehlt bisher ein umfassendes mechanistisches Verständnis. Um dieses Defizit zu überwinden, soll im beantragten Projekt untersucht werden, wie sich die ultrastrukturelle 3D-Architektur dendritischer Spines auf deren Signalübertragung auswirkt. 3D-EM Rekonstruktionen sollen mit realistischen Rezeptorkinetiken ausgestattet werden, um in Nanometer-Auflösung biophysikalische Modelle dendritischer Spines zu erzeugen. Um die elektrochemische Dynamik in derart komplexen Multi-Skalen-Umgebungen zu simulieren, sollen moderne numerische Verfahren (u.a. Finite-Elemente und schnelle Multi-Level-Löser) eingesetzt werden. Mit in-silico Experimenten sollen anschließend wichtige Faktoren der Signalausbreitung identifiziert und dazu verwendet werden, ein niedrig-dimensionales und mathematisch behandelbares Spine-Modell abzuleiten. Zusammen werden die Modelle das Konsortium in die Lage versetzen, sub-zelluläre Charakteristika der Informationsverarbeitung einzelner Spines zu studieren und die gewonnen Ergebnisse mit in vivo- und in vitro-Daten zu vergleichen. Damit können neue experimentelle Hypothesen getestet und physiologische Daten interpretiert werden, die in gesunden und durch neurologische Krankheiten veränderten Gewebeproben gewonnen wurden.

Teilprojekte

Teilprojekt Planegg

Förderkennzeichen: 01GQ1410A
Gesamte Fördersumme: 276.529 EUR
Förderzeitraum: 2014 - 2019
Projektleitung: Prof. Dr. Andreas Herz
Adresse: Ludwig-Maximilians-Universität München, Fakultät für Biologie - Department Biologie II
Großhaderner Str. 2
82152 Planegg

Teilprojekt Planegg

Teilprojekt Frankfurt am Main

Förderkennzeichen: 01GQ1410B
Gesamte Fördersumme: 276.077 EUR
Förderzeitraum: 2014 - 2019
Projektleitung: Prof. Gillian Queisser
Adresse: Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main, Goethe-Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen (G-CSC)
Kettenhofweg 139
60325 Frankfurt am Main

Teilprojekt Frankfurt am Main