AG Ljaschenko

Auf der präsynaptischen Seite der neuronalen Signalübertragung untersuchen wir Mutationen, die im Verdacht stehen bei Kindern neuronale Entwicklungsstörungen auszulösen. Das Institut für Humangenetik der Medizinische Fakultät der Universität Leipzig (AG von Prof. Abou Jamra) stellt uns Informationen zu Mutationen von Genen zur Verfügung, die präsynaptische Proteine kodieren. Im Focus der Untersuchungen stehen Einzelnucleotidpolymorphismen des Gens UNC13C. Um den pathophysiologischen Mechanismus der Krankheitsentstehung zu verstehen replizieren wir die Mutation in den entsprechenden homologen Genen des Labortiers Drosophila melanogaster und untersuchen die resultierenden Effekte in vivo (Kooperation mit der AG von Prof. Langenhan, RSI für Biochemie, Leipzig).  

Auf der postsynaptischen Seite der neuronalen Signalübertragung untersuchen wir die nikotinischen Acetylcholinrezeptoren der Maus und des Menschen. Diese Rezeptoren sind postsynaptische Ionenkanäle an neuromuskulären Synapsen, den sogenannten Endplatten. Mit Hilfe ultra-hochaufgelöster elektrophysiologischer Einzelkanalmessungen, können wir Öffnungen und Schließungen mit einer Länge von 5 µs und länger zuverlässig detektieren. Tausende solcher Öffnungen werden analysiert, woraus quantitative kinetische Modelle des Rezeptors abgeleitet werden (Kooperation mit der AG von Prof. Heckmann, Institut für Physiologie, Würzburg).

Ein weiterer zentraler Schwerpunkt unserer Arbeit ist die Erforschung der neuronalen Wahrnehmung mechanischer Reize. Es wurde gezeigt, dass bei solchen Prozessen Adhäsions-G-protein gekoppelte Rezeptoren (aGPCR) eine zentrale Rolle spielen. In den letzten Jahren ist es uns gelungen die Auflösung der elektrophysiologischen Methode, die routinemäßig zur Untersuchung des aGPCR Latrophilin in Chordotonalorganen der Drosophila Larve eingesetzt wird zu erhöhen. Die verbesserte Auflösung hat es uns ermöglicht Isoformen von Latrophillin zu untersuchen (Kooperation mit der AG von Dr. Scholz, RSI für Biochemie, Leipzig). Außerdem ist es uns gelungen eine Methode zu etablieren um Kalium Konzentration in der Larvenhämolymphe von Drosophila zu messen und so Funktionen des aGPCR CG11318/mayo bei der Homöostase der ionischen Zusammensetzung der Hämolymphe zu untersuchen (Kooperation mit der AG von Prof. Langenhan, RSI für Biochemie, Leipzig).

Die meisten Entdeckungen in den Neurowissenschaften basieren auf Untersuchungen an Menschen und bilateral symmetrischen Tieren wie Flusskrebsen, Drosophila, Maus, C. elegans und Aplysia. Erste bilateral symmetrische Tiere entstanden vor etwa 540 Millionen Jahren. Die ersten Nervensysteme allerdings, haben sich bereits in evolutiv älteren Tieren entwickelt, wie z.B. der Hydra. Diese Gruppe radial symmetrischer Tiere gehört zum Stamm der Cnidaria (Nesseltiere). Dieses Tier hat eine sehr interessante Physiologie. Das Tier erneuert innerhalb von Tagen all seine Zellen, zeigt bemerkenswerte Regenerationsfähigkeit und gleichzeitig keine Anzeichen für Seneszenz. Wenn es enzymatisch in Einzelzellen dissoziiert wird, kann es zu einem funktionsfähigem Tier reaggregieren. Die Funktionsweise des Hydra Nervensystems ist bisher kaum untersucht. Wir versuchen in diese Wissenslücke vorzustoßen indem wir elektrophysiologische Messmethoden entwickeln, die es erlaubt synaptische Funktionen in diesem Tier zu verstehen.​

• Mutationen als Ursachen neuronaler Entwicklungsstörungen
• Quantitative Kinetik des nikotinischen Acetylcholinrezeptors
• Physiologie von Adhäsions-G-protein gekoppelten Rezeptoren
• Neurophysiologie in Hydra​

• Florentine Buss​ (Medizinische Doktorandin) 
• Lara-Sophie Brodmerkel (Medizinische Doktorandin, in Kooperation mit der AG Scholz)
• Marie Gläser (Medizinische Doktorandin, in Kooperation mit der AG Scholz)​
• Helene Jöchel ​(Medizinische Doktorandin)​
• Franz Müller​ (Medizinischer Doktorand, in Kooperation mit der AG Langenhan)

Former members

Katharina Götze (Medizinische Doktorandin, in Kooperation mit AG Langenhan und AG Abou Jamra)
Marek Körner (Masterstudent, in Kooperation mit AG Scholz)
Joris Lehmann (Masterstudent, in Kooperation mit AG Scholz)

(* equal contribution, # correspondence)​

Scholz N*^#, Dahse AK*, Kemkemer M, Bormann A, Auger GM, Vieira Contreras F, Ernst LF, Staake H, Körner MB, Buhlan M, Meyer-Mölck A, Chung YK, Blanco-Redondo B, Klose F, Jarboui MA, Ljaschenko D, Bigl M, Langenhan T^​# (2023). Molecular sensing of mechano- and ligand-dependent adhesion GPCR dissociation. Nature, 615(7954), 945-953. 

Götze KJ, Mrestani A, Beckmann P, Krohn K, Le Duc D, Velluva A, Böhme MA, Heckmann M, Abou Jamra R, Lemke JR, Bläker H, Scholz N, Ljaschenko D, Langenhan T (2022). Improving one-step scarless genome editing in Drosophila melanogaster by combining ovoD co-CRISPR selection with sgRNA target site masking. Biol Methods Protoc, 7, bpac003.​

Paul MM, Dannhäuser S, Morris L, Mrestani A, Hübsch M, Gehring J, Hatzopoulos GN, Pauli M, Auger GM, Bornschein G, Scholz N, Ljaschenko D, Müller M, Sauer M, Schmidt H, Kittel RJ, DiAntonio A, Vakonakis I, Heckmann M, Langenhan T (2022). The human cognition-enhancing CORD7 mutation increases active zone number and synaptic release. Brain, 145, 3787-3802.

Beck K., Ehmann N., Andlauer TF., Ljaschenko D., Strecker K., Fischer M., Kittel RJ., Raabe T. (2015) Loss of the Coffin-Lowry syndrome-associated gene RSK2 alters ERK activity, synaptic function and axonal transport in Drosophila. Disease models and mechanisms, 8(11):1389-400.

Scholz N., Gehring J., Guan C., Ljaschenko D., Fischer R., Lakshmanan V., Kittel RJ., Langenhan T. (2014) The adhesion GPCR latrophilin/CIRL shapes mechanosensation. Cell Reports​, 11(6):866-874.

Dawydow A.*, Gueta R.*, Ljaschenko D., Ullrich S., Hermann M., Ehmann N., Gao S., Fiala A., Langenhan T., Nagel G., Kittel RJ. (2014) Channelrhodopsin-2-XXL, a powerful optogenetic tool for low-light applications. PNAS, 111(38):13972-7.

Ehmann N., van de Linde S., Alon A., Ljaschenko D., Keung XZ., Holm T., Rings A., DiAntonio A., Hallermann S., Ashery U., Heckmann M., Sauer M., Kittel RJ. (2014) Quantitative super-resolution imaging of Bruchpilot distinguishes active zone states. Nature Communications, 5:4650.

Stock, P.*, Ljaschenko, D.*, Heckmann, M., Dudel J. (2014) Agonists binding nicotinic receptors elicit specific channel opening patterns at αγ or αδ sites. Journal of Physiology, 592(12):2501-17.

Ljaschenko, D., Ehmann, N., and Kittel, R.J. (2013) Hebbian plasticity guides maturation of glutamate receptor fields in vivo. Cell Reports​, 3(5):1407-13. ​