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Prof. Dr. Dominik Oliver

Institut für Physiologie und Pathophysiologie, Universität Marburg

Arbeitsgruppe

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Molekulare Neurobiologie

Schnelle Informationsverarbeitung im Nervensystem beruht auf elektrischen Signalen. Die

Moleküle, die diese Signale hervorbringen, sind Ionenkanäle, eine große und diverse Grup-

pe von Membranproteinen.

Ihre Funktionsprinzipien haben seit Langem Physiologen und Biophysiker fasziniert: Wie

sind Poren gebaut, die nur eine Ionenart passieren lassen, trotzdem aber Flussraten von Mil-

lionen Ionen pro Sekunde erreichen? Wie funktionieren die Schaltvorgänge, die den Kanal

öffnen oder schließen? In den letzten Jahren ist es vor allem durch Fortschritte in der Struk-

turaufklärung endlich gelungen, detaillierte Einsichten in diese molekularen Mechanismen

zu gewinnen.

Aus dem Zusammenspiel zwischen verschiedenen Ionenkanälen entstehen präzise definier-

te elektrische Signale. Eine Veränderung der Ionenkanalaktivität ermöglicht das Schalten

zwischen unterschiedlichen Aktivitätszuständen. Im Rahmen der synaptischen Kommuni-

kation zwischen Nervenzellen sind es wiederum Ionenkanäle, die als Neurotransmitter-Re-

zeptoren die Weitergabe elektrischer Signale vermitteln. Schließlich dienen Ionenkanäle als

Sensoren körpereigener Zustände, etwa der Stoffwechsellage oder des Säure-Basen-Sta-

tus, wie auch als Sensoren externer Stimuli in Sinnesorganen. In Anbetracht dieser Funk-

tionen ist es nicht überraschend, dass Ionenkanaldefekte zu sogenannten Kanalopathien

führen und Kanäle Zielstrukturen neuer therapeutischer Strategien sind.

Diese Arbeitsgruppe widmet sich der Funktionsweise der Ionenkanäle von der Struktur bis

hin zur Rolle im Gesamtorganismus: Kanalklassen, Modellsysteme und Untersuchungsme-

thoden werden behandelt. Eine wichtige Entwicklung der vergangenen Jahre ist die Nutzung

von Ionenkanälen zur Kontrolle neuronaler Aktivität im lebenden Organismus (Optogenetik).

Die Teilnehmenden werden sich auch mit Möglichkeiten zum gezielten ‚Engineering‘ von Io-

nenkanälen zu solchen Zwecken beschäftigen.

Kollegs

Lebenswissenschaftliches Kolleg VII

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