Forschung

Forschungsschwerpunkte: Molekulare Mechanismen der Synaptogenese und der Neurotransmitterfreisetzung, Ubiquitinierung und SUMOylierung in Nervenzellen, genetische und molekulare Grundlagen neuropsychiatrischer Erkrankungen

Nils Brose ist ein deutscher Biochemiker und Neurobiologe, der die molekularen Prozesse in den Netzwerken des Zentralnervensystems sowie deren genetische Grundlagen erforscht. Im Zentrum seiner Arbeit steht die Signalübertragung an den Synapsen. Verläuft die synaptische Interaktion fehlerhaft, können schwerwiegende neuropsychiatrische Erkrankungen die Folge sein.

Die Signalübertragung an den Synapsen ist ein grundlegender Prozess im menschlichen Nervensystem, der die Kommunikation zwischen Neuronen ermöglicht. Wird eine Nervenzelle aktiviert, generiert sie ein elektrisches Signal, das Aktionspotenzial, das entlang ihrem als Axon bezeichneten Fortsatz verläuft. Am Ende des Axons befinden sich synaptische Vesikel gefüllt mit Neurotransmittern wie Serotonin, Dopamin, Glutamat oder Acetylcholin. Das Aktionspotenzial löst die Freisetzung dieser Neurotransmitter in den synaptischen Spalt aus, der zwischen dem Axonende der sendenden Zelle und den Dendriten oder dem Zellkörper der empfangenden Zelle liegt. Freigesetzte Neurotransmitter überqueren den synaptischen Spalt, binden an spezifische Rezeptoren auf der Membran der aufnehmenden Nervenzelle und lösen dort eine Veränderung der elektrischen Ladung aus.

Die synaptische Signalübertragung ist entscheidend für die Informationsübertragung im Nervensystem und spielt eine Schlüsselrolle bei verschiedenen kognitiven und motorischen Funktionen. Störungen dieses Prozesses können auf verschiedenen Ebenen auftreten, wie beispielsweise bei Autismus-Spektrum-Störungen, die durch Mutationen in den Genen, welche die Baupläne für Neuroligin-Proteine tragen, hervorgerufen werden. Nils Broses Forschungsgruppe hat am Modell genetisch veränderter Mäuse, denen sämtliche vier bekannten Proteinvarianten der Neuroligine fehlten, die Auswirkungen dieses Gendefekts im Tiermodell entschlüsselt. Die Ergebnisse zeigten, dass die Reifung der Synapsen im Gehirn der genetisch veränderten Tiere gestört war.

In seiner Forschung geht Nils Brose noch einen Schritt weiter und richtet sein Augenmerk auch auf das Protein „Small Ubiquitin-Related Modifier“ (SUMO), das neu entstandene Proteine nach der Translation modifiziert. Diese sogenannte „SUMOylierung“ ist für jede eukaryotische Zelle unerlässlich und beeinflusst nahezu alle zellulären Prozesse.

Um die gestörten synaptischen Übertragungsprozesse auf genetischer, molekularer und vernetzter Ebene besser zu verstehen, arbeitet Nils Brose gemeinsam mit anderen Forschungsgruppen an Ansätzen, um die normale Funktion von Nervenzellen wiederherzustellen.

Die Forschung von Nils Brose trägt maßgeblich zu einem vertieften Verständnis neuropsychiatrischer Erkrankungen bei, bei denen häufig Störungen der synaptischen Transmission eine entscheidende Rolle beim Pathomechanismus spielen.

Werdegang

• seit 2022 Direktor, Abteilung Molekulare Neurobiologie, Max-Planck-Institut für Multidisziplinäre Naturwissenschaften, Göttingen
• seit 2006 Honorarprofessor für Biochemie, Fakultät für Biologie und Psychologie, Georg-August-Universität Göttingen
• seit 2002 Außerplanmäßiger Professor für Biochemie, Medizinische Fakultät, Georg-August-Universität Göttingen
• 2001-2021 Direktor und Wissenschaftliches Mitglied, Abteilung Molekulare Neurobiologie, Max-Planck-Institut für Experimentelle Medizin, Göttingen
• 1995-2001 Leiter, Selbständige Arbeitsgruppe, Abteilung Molekulare Neurobiologie sowie Abteilung Neurogenetik, Max-Planck-Institut für Experimentelle Medizin, Göttingen
• 1998 Habilitation und Venia legendi für Biochemie, Georg-August-Universität Göttingen
• 1993-1995 Postdoktorand, Southwestern Medical Center, University of Texas, Dallas, USA
• 1991-1993 Postdoktorand, Molecular Neurobiology Laboratory, Salk Institute, La Jolla, USA
• 1990-1991 Wissenschaftlicher Mitarbeiter, Abteilung Neurochemie, Max-Planck-Institut für Psychiatrie (später: für Neurobiologie) (heute: Max-Planck-Institut für biologische Intelligenz), Planegg
• 1990 Promotion zum Dr. rer. nat. in Biologie, Ludwig-Maximilians-Universität München und Max-Planck-Institut für Psychiatrie (später: für Neurobiologie) (heute: Max-Planck-Institut für biologische Intelligenz), Planegg
• 1987 Abschluss M.Sc. in Physiologie, University of Oxford, Oxford, UK
• 1981-1985 Studium der Biochemie, Universität Tübingen

Funktionen

• 2011-2012 Gewähltes Mitglied, Vorstand, Deutsche Neurowissenschaftliche Gesellschaft
• seit 2010 Mitglied, Zentraler Auswahlausschuss, Alexander von Humboldt-Stiftung, Bonn
• 2006-2011 Mitherausgeber, Journal of Biochemistry
• 2006-2009 Mitherausgeber, Brain Cell Biology
• 2006-2009 Mitglied, Redaktion, Journal of Biological Chemistry
• seit 2005 Vorsitzender, Minerva-Stipendienkommission, Minerva-Stiftung
• 2004-2009 Gewähltes Mitglied, Fachkollegium Neurowissenschaften, Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
• 2004-2007 Gewähltes Mitglied, Vorstand, Research Center for Molecular Physiology of the Brain, Göttingen, DFG
• seit 2004 Mitglied, Otto Loewi Minerva Research Center, Jerusalem, Israel
• 2003-2007 Mitglied, Fellowship Committee, Human Frontier Science Program, Straßburg, Frankreich

Projekte

• seit 2020 Co-Koordinator, Projekt „Neue Methoden zur Bestimmung synaptischer Gewichtung und deren Rolle in funktionalen Netzwerken“, DFG
• seit 2019 Leiter, Projekt „Multiscale Bioimaging: Von molekularen Maschinen zu Netzwerken erregbarer Zellen“, Exzellenzcluster (EXC) 2067, DFG
• seit 2017 Leiter, Teilprojekt „SUMOylation und Neddylation in Synapsen“, SFB 1286, DFG
• 2011-2022 Leiter, Teilprojekt „Analyse von Priming und Ca2+-Sensing synaptischer Vesikel in konventionellen hippocampalen Synapsen und retinalen Bändersynapsen“, SFB 889, DFG
• 2010-2014 Co-Koordinator, Projekt „EUROSPIN Erforschung der Ursachen neuropsychiatrischer Erkrankungen und ihrer Therapie“, Europäische Kommission (EC)
• 2007-2019 Beteiligter Wissenschaftler, Graduiertenschule (GSC) 226 „Göttinger Graduiertenschule für Neurowissenschaften, Biophysik und Molekulare Biowissenschaften“, DFG
• 2006-2018 Beteiligter Wissenschaftler, EXC 171 „Mikroskopie im Nanometerbereich und Molekularphysiologie des Gehirns“, DFG
• 2003-2008 Leiter, Teilprojekt „Protein- und Membrantransport zwischen zellulären Kompartimenten“, SFB 523, DFG
• 2004-2011 Leiter, Projekt „Neurobeachin, ein neues Protein im neuronalen Membranverkehr: biochemische und zellbiologische Analyse seiner Funktion“, DFG
• 2000-2011 Leiter, Projekt „Paralemmin und HSB: Proteine mit Funktionen bei der Kontrolle der Zellgestalt und der Membran-Zytoskelett-Interaktion“, DFG
• 2000-2006 Beteiligter Wissenschaftler, -Graduiertenkolleg GRK 632 „Neuroplasticity: From Molecules to Systems”, DFG
• 2000-2002 Leiter, Teilprojekt „Die Rolle der Ubiquitinligase Nedd4 in der Entwicklung des Säugernervensystems“, SFB 271, DFG
• 1999-2008 Beteiligter Wissenschaftler, GRK 521 „Protein-Protein-Interaktion beim intrazellulären Transport von Makromolekülen“, DFG
• 1995-2006 Leiter, Teilprojekt „Die Rolle der Chimaerine als Zielproteine des Diacylglyzerin-Signalweges bei Axonwachstum und Synaptogenese“, SFB 406

Auszeichnungen und Mitgliedschaften

• seit 2016 Mitglied, Academia Europaea
• seit 2014 Mitglied, Nationale Akademie der Wissenschaften Leopoldina
• seit 2007 Mitglied, European Molecular Biology Organization (EMBO)
• 1998-2001 Heisenberg-Stipendium, DFG
• 1997-2003 Gerhard Hess-Preis, DFG
• 1995-1997 Stipendium im Fach Neurobiologie, Helmholtz-Gemeinschaft deutscher Forschungszentren
• 1993-1995 Forschungsstipendium, Howard Hughes Medical Institute, Chevy Chase, USA
• 1986 Stipendium, E.P. Abraham Cephalosporin Fund Fees, E.P. Abraham Cephalosporin Fund und Queen’s College, Oxford, UK
• 1986 Florey European Scholarship, Queen’s College, Oxford, UK