Neue DFG Forschungsgruppe - wir sind dabei!

Ob plötzliche Hitze, lauernde Räuber oder knappe Nahrung – Tiere müssen in Sekundenbruchteilen reagieren, um zu überleben. Dabei arbeiten das zentrale Nervensystem – also Gehirn und Rückenmark – und das vegetative Nervensystem, welches unter anderem Herzschlag, Atmung und Verdauung reguliert, eng zusammen. Sogenannte G Protein gekoppelte Rezeptoren (GPCRs) bilden hierbei das molekulare Drehkreuz für die Signalwege: Nur wenige Botenstoffe wie Adrenalin oder Dopamin aktivieren eine Vielzahl unterschiedlicher Rezeptor Subtypen und orchestrieren so das Zusammenspiel von vegetativem und zentralem Nervensystem. Die neue DFG-Forschungsgruppe Dynamische Integration von GPCR Signalwegen zur Steuerung von Organfunktion und Tierverhalten unter der Leitung von Prof. Dr. Jörn Simon Wiegert (Universität Heidelberg) untersucht nun erstmals systematisch und vergleichend in mehreren Tiermodellen, wie die GPCR Signale zeitlich und räumlich zusammenwirken, um physiologische Zustände und Verhaltensantworten der Tiere präzise zu steuern. Mit hochauflösender In vivo Bildgebung, Optogenetik und sogenannten Multi Omics Ansätzen wollen die Forschenden zugrundeliegenden Grundprinzipien entschlüsseln. Dies könnte auch für die Medizin relevante Ergebnisse liefern, da fehlregulierte GPCR Signale eine entscheidende Rolle bei zahlreichen Erkrankungen wie Herz Kreislauf Erkrankungen oder Stoffwechselstörungen spielen.

Gemeinsam mit Alexander Gottschalk von der Goethe Universität Frankfurt leitet unsere Forschungsgruppenleiterin Monika Scholz eines der Teilprojekte innerhalb dieser neuen Forschungsgruppe. Im Mittelpunkt steht der winzige Fadenwurm c. elegans, der ein erstaunlich vielfältiges Verhaltensrepertoire aufweist, obwohl sein Nervensystem sehr überschaubar ist. Lediglich 302 Nervenzellen verteilen sich auf zwei nahezu eigenständige Netzwerke: Ein größeres somatisches Nervensystem wertet Sinneseindrücke aus und kontrolliert unter anderem die Fortbewegung. Ein kleineres Nervensystem, das „pharyngeale Nervensystem" steuert das Fressverhalten. Nur zwei Nervenzellen bilden die Schnittstelle, über die diese beiden Netzwerke kommunizieren. Es ist bereits bekannt, dass die Botenstoffe Dopamin und Serotonin hier eine entscheidende Rolle spielen. Je nach Rezeptor-Subtyp können sie aber entgegengesetzte Funktionen haben – sogar in ein und derselben Zelle. Wie dieses molekulare Feintuning genau funktioniert, ist bislang ungeklärt. Um diesem Rätsel ein Stück näher zu kommen, werden die Forschenden in diesem Teilprojekt einen ganzen Werkzeugkasten verschiedener Methoden einsetzen. Unter anderem wollen sie gezielt die Dopamin- und Serotonin-Ausschüttung in einzelnen Nervenzellen mittels sogenannter optogenetischer Methoden auslösen. Wenn es gelingt, zu verstehen, wie die beiden Nervensysteme in dem kleinen Wurm zusammenarbeiten um Fortbewegung und Fressverhalten zu steuern, so erfahren wir auch mehr über grundlegende Mechanismen der neuronalen Kontrolle von Verhalten – auch in anderen Organismen.

Die DFG fördert sieben neue Forschungsgruppen mit insgesamt rund 33 Mio €. Forschungsgruppen erlauben Teams, bis zu acht Jahre lang aktuelle Fachfragen innovativ zu erforschen. Derzeit unterstützt die DFG 188 Forschungsgruppen.