Energie, Chaperone und Gedächtnis: Synapsenspezifische Mechanismen der Konsolidierung im Fliegengehirn

In diesem Projekt untersuchen wir die mechanistischen Grundlagen der Langzeitgedächtnisbildung an der Synapse, mit einem Fokus auf mehreren, teils erst kürzlich identifizierten Faktoren: Neuromodulation als Primer für die Konsolidierung sowie Mitochondrien und Hitzeschockproteine als lokale Vermittler. In Drosophila melanogaster regulieren Dopamin und Serotonin das Gedächtnis-Gating, indem sie externe und interne Zustände integrieren und so eine synapsenspezifische Konsolidierung fördern. Über ihre zentrale Rolle in der Energieversorgung hinaus werden Mitochondrien gezielt zu Synapsen rekrutiert, die mit der Langzeitgedächtnisbildung assoziiert sind, nicht jedoch zu solchen, die nur am Kurzzeitgedächtnis beteiligt sind. Zudem kann eine Modifikation des mitochondrialen Kalziumhaushalts die Gedächtnisleistung über das Niveau von Wildtyp-Tieren hinaus steigern. Hitzeschockproteine wiederum beeinflussen direkt die Gedächtnisleistung auf Verhaltensebene und lässt daher eine Funktion vermuten, die über eine reine Chaperon-Aktivität hinausgeht. Um die mechanistischen Wechselwirkungen dieser Faktoren zu entschlüsseln, verfolgen wir einen multidisziplinären Ansatz, der Verhaltens- und molekulare Analysen in Drosophila, die Analyse von Konnektom-Datensätzen sowie mathematische Modellierung zur Generierung und Überprüfung von Vorhersagen kombiniert.