Molekulare Neurosensorik

Die Abteilung für Molekulare Neurosensorik untersucht die Signalverarbeitung in Zellen. Wir wollen verstehen wie Reize von Zellen detektiert und in eine zelluläre Antwort umgewandelt werden. Wie die Signalumwandlung in Zellen funktioniert, ist eine faszinierende Frage, an der sich weltweit viele Wissenschaftler versuchen. Ein tiefgreifendes Verständnis dieser komplexen Fragestellung erfordert den Einsatz modernster biologischer, chemischer und physikalischer Techniken. Deshalb arbeiten in der Abteilung Biologen, Chemiker und Physiker eng zusammen.

Verarbeitung von Sensorischen Signalen

Sinneszellen wandeln einen Reiz in ein elektrisches Signal um. Sehzellen in der Netzhaut des Auges detektieren Lichtreize und erzeugen in einer Kette biochemischer Reaktionen ein elektrisches Signal. Dieses Signal wird an die Zentren der visuellen Informationsverarbeitung im Gehirn weitergeleitet. Riechzellen reagieren auf Duftstoffe ebenfalls mit einem elektrischen Signal, das die Qualität und die Stärke des Geruchsreizes kodiert. Wir arbeiten daran, die molekularen Mechanismen der sensorischen Informationsverarbeitung aufzuklären. Dazu untersuchen wir die Struktur, Funktion und die Wechselwirkung von Proteinen, die an diesen Prozessen beteiligt sind. Besonders intensiv untersuchen wir Ionenkanäle, die an der elektrischen Erregung beteiligt sind. Zu diesen Ionenkanälen gehören die zyklischen Nukleotid-gesteuerten (CNG)-Kanäle und die Schrittmacherkanäle (HCN-Kanäle).

Chemosensorik in Spermien

Der Erfolg der Befruchtung hängt davon ab, dass die beweglichen Spermien die unbewegliche Eizelle finden. Spermien schwimmen mithilfe eines Flagellums; dabei orientieren sie sich an chemischen Lockstoffen, die von der Eizelle freigesetzt werden. Mit welchem „Sinnesorgan“ registrieren Spermien diese Lockstoffe, und wie sind die Lockstoffe aufgebaut? Die Detektion von Lockstoffen läuft nach ähnlichen Mechanismen ab wie die Detektion von Duftstoffen und Licht in Riech- bzw. Sehzellen und erfolgt mithilfe ähnlicher Signalmoleküle. Wir untersuchen die zellulären Signalwege, die der Chemosensorik zugrunde liegen, in Spermien von Seeigeln und Menschen. Auch hier stehen die Rezeptoren, zellulären Botenstoffe und Ionenkanäle im Vordergrund unserer Forschung.

Optische Schalter

Wir entwickeln gemeinsam mit dem Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie in Berlin optische Schalter, die für die photonische Steuerung von Rezeptoren und Ionenkanälen eingesetzt werden. Es handelt sich um "Trojanische Pferde", die in die Zelle eingeschleust werden und die mithilfe von Licht Signalmoleküle im Innern der Zelle freisetzen. Mithilfe dieser Trojanischen Pferde kann die zelluläre Signalwandlung zeitlich und räumlich genau verfolgt werden.