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Im Laufe der Jahre haben wir ein neues Konzept der Neurotransmitter-Freisetzung identifiziert und entwickelt, bei dem eine kleine Anzahl „perfekter“ synaptischer Vesikel an den meisten synaptischen Freisetzungsereignissen beteiligt ist. Diese Vesikel sind mobil und k\u00f6nnen sich daher immer zu den Freisetzungsstellen (aktive Zonen) bewegen, w\u00e4hrend alle anderen Vesikel unbeweglich sind und nur selten fusionieren. Wir haben verschiedene Elemente dieses Modells beschrieben (Rizzoli und Betz, Science, 2004<\/a>; Westphal et al., Science, 2008<\/a>; Kamin et al., Biophys J, 2010<\/a>; Hoopmann et al., PNAS, 2010<\/a>; Wilhelm et al., Nat Neurosci, 2010<\/a>) und es in wichtigen \u00dcbersichtsarbeiten auf die meisten bekannten synaptischen Pr\u00e4parate ausgeweitet (Rizzoli und Betz, Nat Rev Neurosci, 2005<\/a>; aktualisiert in Denker und Rizzoli, Front Synaptic Neurosci, 2010<\/a>).<\/p>\n K\u00fcrzlich haben wir dieses Konzept in Synapsen verhaltensf\u00e4higer Tiere in der ersten Studie zur Vesikelfunktion<\/span> in vivo nachgewiesen (Denker et al., PNAS, 2011a<\/a>; Denker et al., PNAS, 2011b<\/a>). Zus\u00e4tzlich zu den Studien \u00fcber synaptische Vesikel habe ich die von mir entwickelten Werkzeuge f\u00fcr den Membranverkehr auf andere Systeme wie die endosomale Sortierung angewandt (z. B. Bethani et al., EMBO J, 2007<\/a>; Barysch et al., PNAS, 2009<\/a>).<\/p>\n Desweiteren besteht ein starkes Interesse an der Entwicklung von Mikroskopietechniken, vor allem durch die Anwendung der Super-Resolution-Mikroskopie auf biologische Fragen. Mit dem Schwerpunkt auf der Stimulated Emission Depletion (STED)-Mikroskopie lieferten wir die erste echte biologische Anwendung dieser Technik (Willig et al., Nature, 2006<\/a>) und die erste Anwendung f\u00fcr Live-Bilder (Westphal et al., Science, 2008<\/a>), und wir waren auch an anderen Bem\u00fchungen beteiligt, wie z. B. an den ersten mehrfarbigen Superaufl\u00f6sungsanwendungen (Donnert et al., Biophys J, 2007<\/a>).<\/p>\n Unser Labor hat zwei Schwerpunkte: High-End-Bildgebung und Spitzenforschung in der synaptischen Physiologie. Bei allen Projekten kommen fortschrittliche Bildgebungsverfahren zum Einsatz, u.a. STED und Elektronenmikroskopie. Das ultimative Ziel unserer Arbeit ist es, die funktionelle Organisation der Zelle zu verstehen – die Verbindung zwischen der topologischen Verteilung von zellul\u00e4ren Elementen (Proteinen oder Organellen) und ihrer Funktion. Wir fokussieren uns derzeit auf das pr\u00e4synaptische Kompartiment, dessen relative Einfachheit und gut verstandene Funktion solche Studien leichter m\u00f6glich machen.<\/p>\n Kurz gesagt, die meisten Proteine, die bisher mit Hilfe der hochaufl\u00f6senden Bildgebung untersucht wurden, bilden supermolekulare Assemblierungen oder Cluster. Die Gr\u00fcnde daf\u00fcr sind komplex. Es gibt keine allgemeine Erkl\u00e4rung, zumal die Lage der Cluster oft nicht mit der Funktion des Proteins korreliert. Daher ist die funktionelle Organisation vieler synaptischer oder zellul\u00e4rer Elemente nur unzureichend bekannt. Um diese Art von Fragen zu l\u00f6sen, kombinieren wir Bildgebung, Biochemie und Biophysik, um die Menge der freien Molek\u00fcle, der in Clustern gefundenen Molek\u00fcle sowie deren Austauschraten zu bestimmen. Anschlie\u00dfend vergleichen wir alle diese Werte mit der Anzahl der f\u00fcr die Funktion verwendeten Molek\u00fcle. Wir haben diesen Ansatz als st\u00f6chiometrische Biologie bezeichnet (Lang und Rizzoli, 2010<\/a>) und wenden ihn an, um sowohl Proteincluster als auch die Organisation von Organellen (Vesikeln) zu untersuchen. Die erste Demonstration dieses Ansatzes wurde von uns ver\u00f6ffentlicht und eine neue Funktion f\u00fcr die Cluster synaptischer Vesikel vorgeschlagen, n\u00e4mlich die Pufferung l\u00f6slicher synaptischer Proteine (Denker et al., 2011b<\/a>).<\/p>\n <\/p>\n
\nSo finden sich beispielsweise Fusionsproteine, die an der Exozytose synaptischer Vesikel beteiligt sind, \u00fcberall auf der Plasmamembran in Clustern, auch an Stellen, an denen es keine Vesikel gibt. Eine gro\u00dfe Anzahl von Kopien in einem Cluster ist nicht auf Proteine beschr\u00e4nkt: Synaptische Vesikel finden sich in immenser Zahl in Clustern, insbesondere in neuromuskul\u00e4ren Verbindungen, wobei es nur wenige Erkl\u00e4rungen f\u00fcr die funktionelle Bedeutung der meisten Vesikel gibt (z. B. werden von den ~500.000 Vesikeln<\/span>
\nin der neuromuskul\u00e4ren Verbindung des Frosches nur ~250 Vesikel f\u00fcr ein Aktionspotenzial verwendet).<\/p>\nONE Microscopy<\/a><\/span><\/span><\/div>\n
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