Abbildung: Neurotransmitter Transporter

AG Ahnert-Hilger: Funktio­nelle Zellbiologie

Die AG beschäftigt sich mit

  • der ionalen Charakterisierung der vesikulären Glutamat- und GABA-­Transporter und dem Einfluss von heterotrimeren Go Proteinen auf die Transmitterspeicherung,
  • der axonotrophen Wirkung von C3bot einer ADP-Ribosyltransfer­ase aus Clostridium und davon abgeleiteter Peptide und
  • autoimmun-basierten Encephalitiden, hervorgerufen durch Antikörper gegen Synapsin einem SV-assoziierten Protein.

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Synaptische Vesikel und synaptische Plastizität

Synaptische Vesikel (SV) sind essentiell für die neuronale Kommunikation. Sie sind in den präsynaptischen Nervenendigungen (Terminalien) lokalisiert, speichern je nach Neuronenklasse die verschiedenen niedrigmolaren Neurotransmitter und setzten diese nach Fusion mit der Plasmamembran in den synaptischen Spalt frei. SV sind durch eine bestimmte organellentypische Proteinausstattung charakterisiert. Synaptobrevin eines der häufigsten Proteine auf SV, bildet zusammen mit den Plasmamembran-ständigen Proteinen SNAP25 und Syntaxin den für die Membranfusion essentiellen SNARE Komplex. Synaptophysin ein weiteres sehr häufiges SV Protein interagiert ebenfalls mit Synaptobrevin. Generell ist die Proteinzusammensetzung von SV in verschiedenen Neuronenklassen erstaunlich einheitlich, und unterscheidet sich nur durch den jeweiligen vesikulären Transmittertransporter VGLUT für Glutamat, VGAT für GABA/Glyzin, VMAT für Monoamine wie Dopamin, Noradrenalin und Serotonin und VACHT für Azetylcholin.

Die AG beschäftigt sich mit der ionalen Charakterisierung der vesikulären Glutamat- und GABA-Transporter. Untersucht wird der Einfluss metabolisch (Anionen) und therapeutisch relevanter (Li+) Ionen auf die VGLUT Aktivität. Außerdem charakterisiert das Team die bisher nicht verstandene Na+/Phosphat-Transsportaktivität von VGLUT.

In der Vergangenheit hat sich das Team um Prof. Ahnert-Hilger zudem mit dem Einfluss heterotrimerer G-Proteine auf die Transmitterspeicherung befasst. Hier steht Goa und seine splice Isoform Go2a im Mittelpunkt die sowohl die VMAT als auch die VGLUT Aktivität beeinflusst. Ein weiterer Ansatz befasst sich mit der Rolle von Synaptophysin auf Geschlechtsunterschiede in der Transmitterspeicherung.

Clostridiale Neurotoxine

Clostridiale Neurotoxine wie die Botulinumneurotoxine (BoNt) /A und /E gehören zu den toxischsten Substanzen überhaupt. Dennoch haben sich BoNt/A und /E in den letzten Jahren als wertvolle Therapeutica zur Behandlung muskulärer Dystonien etabliert. Beide BoNts werden von Neuronen aufgenommen, wodurch die endogene Protease ins Zytosol gelangt, wo sie spezifisch SNAP25 spaltet. Die so betroffenen Neuronen sind danach über Wochen nicht mehr zur Vesikelfusion und der Freisetzung von Neurotransmittern fähig. Aktuell charakterisieren wir die differentielle Empfindlichkeit von GABAergen versus glutamatergen Neuronen gegenüber BoNt-Behandlung in primären kortikalen Dissociationskulturen.

In Zusammenarbeit mit Markus Höltje werden zwei weitere Projekte verfolgt:

  1. Die axonotrophe Wirkung von C3bot einer ADP-Ribosyltransferase aus Clostridium und davon abgeleiteter Peptide.
  2. Autoimmun-basierte Encephalitiden hervorgerufen durch Antikörper gegen Synapsin einem SV-assoziierten Protein.

Kooperationen

  • Prof. Urs Albrecht, Department of Biology, University of Fribourg
  • Prof. Hans Bigalke, Dr. Andreas Rummel, Institute of Toxicology, University of Hannover
  • Prof. Lutz Birnbaumer, National Institute of Environmental Health Sciences, North Carolina
  • Prof. Reinhard Jahn, Max-Planck-Institute for Biophysical Chemistry, Göttingen
  • Prof. Ingo Just, Institute of Toxicology, University of Hannover
  • Prof. Christian Rosenmund, NeuroCure, Charité Berlin
  • Prof. Dietmar Schmitz, NeuroCure, Charité Berlin
  • Prof. Rainer Spanagel, Central Institute of Mental Health, Mannheim

Drittmittelprojekte

Aktuelle Drittmittelprojekte

DFG

Molekulare und funktionelle Charakterisierung vesikulärer Glutamat- und GABA-Transporter.
DFG Kooperationsprojekt zusammen mit Reinhard Jahn MPI Göttingen
AH 67/7-2 gesamt ohne Programmpauschale 322.000 € Laufzeit 3 Jahre voraussichtlich bis Anfang 2019

Vimentin-vermittelte zelluläre Aufnahme des C3 ExoenzymsDFG Kooperationsprojekt zusammen mit Markus Höltje, Charité Berlin und Ingo Just und Astrid Rohrbeck Medizinische Hochschule Hannover.

Abgeschlossene Drittmittelprojekte

Industrie

Identification of Botulinum E light chain in cortical neurons in vitro

(057-14) Fa Merz Laufzeit bis Ende 2015, gesamt ohne Pauschale (25%) 94.500 €

Zim Antrag Laufzeit 1.1.2010 bis 30. 10. 2011, Gesamt € 148.000

Kooperationsvertrag Fa. Merz (2010), Gesamt ohne Pauschale € 40.000

Subcellular localisation of Botulinum toxin A in hippocampal neuronal cells

Kooperationsvertrag Fa. Merz (048-1 bis Ende 2012), Gesamt  ohne Pauschale € 52.000

Sensitivity of different neurons to Botulinum Neurotoxin A evaluated by content of SNAP isoforms. (108-12) Fa. Merz Laufzeit bis Ende 2013, Gesamt ohne Pauschale € 90.000

DFG

Funktionsbeziehungen zwischen vesikulären Monoamintransportern, VMAT1 und VMAT2, dem monoaminergen System und den heterotrimeren G-Proteinen Go1 und Go2.

Zusammen mit PD Dr. I. Brunk (DFG Br3937/1-3) Laufzeit bis Ende 2014

Graduiertenkolleg 1123, Lernen und Gedächtnis

Eine Doktorandenstelle (60% E13) 5000 € Sachmittel pro Jahr, Laufzeit 2005- 2014

Molecular and functional characterization of vesicular glutamate and GABA transporters. Zusammen mit Dr. Irene Brunk (Anatomie) und Prof. Dr. R. Jahn (MPI Biophysikalische Chemie Göttingen) (DFG AH 67/7-1) Laufzeit bis Ende 2012; 1 BATIIa Stelle 17000€ /Jahr eine Ultrazentrifuge

Neuro-regenerationsfördernde C3bot Peptide – Charakterisierung von Aufnahmemechanismus und Signaltransduktion im Vergleich zu C3bot Enzym, mit PD Dr. M. Höltje (DFG HO 3248/2-1) und Prof. I. Just (DFG JU 231/5-1

Bewilligung vom 28.5.2010. Umfang ohne Programmpauschale 302.000 €

SFB 958 Teilprojekt A8 zusammen mit Prof. Dr. D. Schmitz (2011-2015)

Sorting of VGLUT between vesicular and plasma membrane compartments: role of endocytic protein scaffolds and their impact on synaptic transmission, Gesamt 450.000 €

DFG AH 67/3-3 Beiträge synaptischer Vesikel zu neuronaler Plastizität: Regulation vesikulärer Neurotransmittertransporter. 2 BAT2A/2, 1 BATVb/2 20.000 €/Jahr

DFG AH67/5-1, -2 Veränderung präsynaptischer Membrankompartimente nach neuronaler Stimulation und während zirkadianer Rhythmik Laufzeit bis Mitte 2009, 2 BAT2A/2, 32.000 €/Jahr. 

PA 918/2-2 (Zusammen mit Dr. Ingrid Pahner,(weitgehende alleinige Betreuung des Antrages wg Schwangerschaft von Frau Pahner) Morphologische und funktionelle Charakterisierung spezieller präsynaptischer Vesikelsubpopulationen in definierten Synapsen Laufzeit bis Mitte 2009

Molekularer Mechanismus der neurotrophen Wirkung von C. botulinum C3 Exoenzym  zusammen mit Dr. M. Höltje (DFG AH 67/4-1, -2), sowie Prof. I. Just und PD Dr. F. Hofmann in Hannover (DFG Ju 231/4-1, -2). Laufzeit bis Ende 2008, 1 BAT2A/2, 1 BATVb/2 16.000 €/Jahr

Stiftung Verum 1999-2002

SFB 515 Teilprojekt A4 (1996-2005)

DFG AH67/2-1, -2

DFG AH67/2-3, -4

DFG AH 67/3-1, -2

DFG Ho2201/2-1,-2 zusammen mit Prof. Hörtnagl (Charité)

DFG  Sche326/11-1 zusammen mit PD Dr. Scherübl

DFG VE/5-1 zusammen mit PD Dr. Veit (FU Vet-Med) und Prof. Dr. Herrmann (HU )

Patent

C3 Protein- Mittel zur Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen und Neuroläsionen sowie zur Differenzierung von Stammzellen PCT/EP02/12039

Das Patent wurde zugunsten einer neuen Erfindung (eingereicht im Dezember 2008) auf der Basis der neurotrophen C3-Peptide aufgegeben. Patenterteilung April 2009

"Polypeptides and use thereof for the treatment of traumatic or degenerative neuronal injury"

Aktenzeichen EP 107 120 75.0

Kommissionen/Gutachten

Kommissionen
Promotionskommission seit 2005, stellvertretende Vorsitzende (bis 2010)
Kommission für Frauenförderung seit 2009
Kommission für Nachwuchsförderung seit 2009

Mentorin im Mentorenprogramm Frauenförderung der Charité 2009/2010
Mentée Dr. Ute Abraham

Gutachterliche Tätigkeit seit 2000
Erstellung von Promotionsgutachten
Erstellung von Gutachten für Forschungsstipendien national und international
Vergleichende Gutachten zur Besetzung von Professuren

Erstellung von Gutachten für Forschungsprojekte
national
DFG (Einzelverfahren, Forschergruppen)
Leibniz Gesellschaft
Schram-Stiftung
international
German Israel Fondation
Telethon
NIH
Wissenschaftsfonds (FWF) Österreich

Gutachten für wissenschaftliche Zeitschriften
Journal of Neuroscience
Journal of Neurochemistry
Journal of Biological Chemistry
Neuroscience
Journal of Cell Science
European Journal of Neuroscience
European Journal of Cell Biology

Lehre

Seit 1996 selbstständige Konzeption und Durchführung von

  • Vorlesungen
  • Histologiekursen
  • Seminaren mit klinischen Bezügen
  • Präparierkursen
  • Neuroanatomiekursen
  • Studiengang Medical Neuroscience

Erstellung von Lehrkonzepten für den Modellstudiengang

Modulverantwortung für Modul 5 und Modul 33

Alumni

Abgeschlossene Promotionen

Promotion zum Dr. med.

Anne Drenckhahn (2001):
Synaptobrevin-Synaptophysin-Komplex in Neuronen und neuroendokrinen Zellen.

Diana Mitter (2003):
Cholesterol und der Synaptophysin-Synaptobrevin-Komplex.

Burkhard von Jagow (2005):
Regulation des vesikulären Monoamintransporters (VMAT2) durch G-Proteine in Neuronen.

Clemens Reisinger (2005):
Regulation der Interaktion der präsynaptischen Vesikelproteine Synaptophysin und Synaptobrevin.

Terence Afube (2009):
Synaptophysin/synaptobrevin complex : Characterisation of the Ca2+-dependent cytosolic dissociation of the complex.

Romy Lux (2009):
Glutamat-Aufnahme und -Freisetzung durch Astrozyten nach Clostridium botulinum C3-Protein-Behandlung.

Promotionen zum Dr. rer. medic.

Sowmya V. Yelamanchili (2005):
Biochemical and physiological studies on synaptic vesicular proteins: Role of the synaptophysin/synaptobrevin complex and VGLUT1 sorting for synaptic efficacy.

Geethanjali Pickert (2010):
Effekte von Deltamethrin und ADP-ribosylierender C3- Exoenzyme auf die Entwicklung hippokampaler Neurone in Kultur.

Promotionen zum Dr. med. vet.

Susann Hopf (2004):
In-vivo- und in-vitro-Untersuchungen zum Einfluss von BDNF auf die Entwicklung serotonerger Neurone im Gehirn der Maus.

Jan Sternberg (2006):
Regulation des vesikulären Monoamintransporters 2 - Beteiligung heterotrimerer G-Proteine und intrazellulärer Signaltransduktionswege.

Promotionen zum Dr. rer. nat.

Anja Becher (1999):
The Synaptophysin-Synaptobrevin complex: A marker for synaptic vesicle maturation.

Markus Höltje (2000):
Regulation vesikulärer Monoamintransporter durch heterotrimere G-Proteine.

Britta Hinz (2002):
Untersuchungen zur physiologischen Relevanz des Synaptobrevin/Synaptophysin-Komplexes.

Sandra Winter (2004):
Modulation des vesikulären Monoamintransporters 2 (VMAT2) und der vesikulären Glutamattransporter (VGLUT) durch a-Untereinheiten heterotrimerer G-Proteine.

Mahesh Darna (2008):
Changing the copy number of transmitter transporters per vesicle - sorting versus expression under regime of day-night-cycle.

Philipp Treppmann (2010):
Modulation von Vesikelparametern nach Stimulation und im Rahmen zirkadianer Rhythmik.

Johannes-Friedrich Zander (2010):
Gemeinsames Vorkommen von VGLUT und VGAT auf synaptischen Vesikeln und in inhibitorischen und exzitatorischen Nervenendigungen.

Karin Richter (2010):
Differenzielle Sortierung von VGlut1 und 2 und mögliche funktionelle Aspekte.

Jens Baron (2012):
Go-protein vermittelte Regulation der vesikulären Monoaminaufnahme und dessen Einfluss auf das monoaminerge Neurotransmittersystem.

Promotion zum Dr. Ing

Christian Blex (2008):
Vor- und nachgeschaltete Signalwege der Go2a-vermittelten Regulation der vesikulären Monoaminspeicherung.

Master Thesis

Anita Kodam (2003), Medical Neuroscience

 

Abgeschlossene Habilitationen

Irene Brunk (2011)
Markus Höltje (2009)
Thomas Jöns (2005)