Proteinprozesse in der Neurodegeneration

Susanne Wegmann, PhD, Dipl.-Ing.

Forschungsschwerpunkte

Proteine ​​sind die „Arbeitstiere“ der Zellen und ermöglichen nahezu alle zellulären Funktionen, von der Genomorganisation über Signalkaskaden bis hin zur mechanischen Unterstützung von Zellstrukturen und dem Transport von Molekülen. Neuronen sind besonders inhomogene, nicht-teilende Zellen mit extrem langen Fortsätzen und verschiedenen Mikroumgebungen, welche eine robuste Regulierung der hochspezialisierten Proteinprozesse und -funktionen in den verschiedenen Kompartimenten und Situationen verlangen. In neurodegenerativen Erkrankungen und während des Alterns können sich Proteinwirkungen ändern, und häufig kommt es zu Funktionsverlust, Fehlfunktionen und Aggregation von Proteinen.

In unserer Arbeitsgruppe verwenden wir ein breites Spektrum experimenteller Methoden und Techniken – von biophysikalische und biochemische Techniken, über Zellkultur und Tiermodelle, hin zu postmortalem human Gewebe -, um die Wirkungen von Proteinen während ihrer normalen Funktion und Fehlfunktion im erkrankten Gehirn zu zu verstehen. Dabei fokussieren wir uns derzeit auf das intrinsisch ungefaltete neuronale Mikrotubuli-assoziierte Tau-Protein, welches in mehreren neurodegenerativen Erkrankungen aggregiert. Desweiteren scheint tau eine Vielzahl weiterer Funktionen in der Zelle zu haben.

Durch die Identifizierung „ungewöhnlicher“ Funktionen von Tau (und anderen Proteinen) im Gehirn, versuchen wir neue therapeutischer Ansätze zu entwickeln.

An den folgenden Forschungsfeldern wird momentan in unserer Gruppe gearbeitet:

1. Fluessigphasenseparation und Kondensation von Tau und anderen Proteinen in der Neurodegeneration.

Die reversible Bildung von Stressgranules in Zellen unterliegt dem Prozess der Fluessigphasenseparation (LLPS) von RNA-Bindungsproteinen; unter abnormalen Bedingungen kann LLPS zu Proteinaggregation führen z.B. im Fall von FUS und TDP-43 in ALS. Wir und andere haben gezeigt, dass auch Tau phasenseparieren und in Folge aggregieren kann (Wegmann et al, EMBO J 2018). Wir untersuchen nun die Rolle von Tau Phasenseparation in der Alzheimer’s Krankheit und in Tauopathien.

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