In unserer Forschung untersuchen wir, wie genetische Variation zelluläre Signaltransduktionsprozesse beeinflusst, die für menschliche Erkrankungen relevant sind. Im Mittelpunkt stehen G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCRs), das Endocannabinoidsystem sowie die funktionellen Auswirkungen krankheitsassoziierter de-novo Varianten.

Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf den molekularen Mechanismen der Signalübertragung und den zugrunde liegenden Proteininteraktionen und regulatorischen Netzwerken. Durch Studien in Tiermodellen und genetische Analysen beim Menschen konnten wir Zusammenhänge zwischen physiologischen Signalsystemen und Erkrankungen aufzeigen.

Wir untersuchen, wie de-novo-Genvarianten die Funktion von Rezeptoren und nachgeschalteten Signalwegen verändern und wie diese Veränderungen zur Entstehung neurologischer Entwicklungsstörungen beitragen. Dabei integrieren wir humangenetische, molekular- und zellbiologische sowie pharmakologische Ansätze, um mechanistische Zusammenhänge zwischen genetischer Variation und gestörter Signalübertragung aufzuklären.

Unsere experimentellen Arbeiten erfolgen überwiegend in zellbasierten Modellsystemen und werden durch neuronale Organoide als physiologisch relevante menschliche Modelle ergänzt.

ORCID ID: 0000-0001-6612-6317

• Keller C, Rading S, Candur B, Bindila L, Loers G, Karsak M (2026) Exploring cannabinoid receptor CB1 autophagy and the obesity phenotype of p62-deficient mice. Biochem Biophys Rep 46: 102571.
• Ham H, Jing H, Lamborn IT, Kober MM, Koval A, Berchiche YA, Anderson DE, Druey KM, Mandl JN, Isidor B, Ferreira CR, Freeman AF, Ganesan S, Karsak M, et al (2024) Germline mutations in a G protein identify signaling cross-talk in T cells. Science 385: eadd8947
• Mensching L, Rading S, Nikolaev V, Karsak M (2020) Monitoring Cannabinoid CB2 -Receptor Mediated cAMP Dynamics by FRET-Based Live Cell Imaging. Int J Mol Sci 21.
• Sharaf A, Mensching L, Keller C, Rading S, Scheffold M, Palkowitsch L, Djogo N, Rezgaoui M, Kestler HA, Moepps B, Failla AV, Karsak M (2019) Systematic Affinity Purification Coupled to Mass Spectrometry Identified p62 as Part of the Cannabinoid Receptor CB2 Interactome. Front Mol Neurosci 12: 224.
• Karsak M, Gaffal E, Date R, Wang-Eckhardt L, Rehnelt J, Petrosino S, Starowicz K, Steuder R, Schlicker E, Cravatt B et al (2007) Attenuation of allergic contact dermatitis through the endocannabinoid system. Science 316: 1494-1497.
• Hu QD, Ang BT, Karsak M, Hu WP, Cui XY, Duka T, Takeda Y, Chia W, Sankar N, Ng YK et al (2003) F3/contactin acts as a functional ligand for Notch during oligodendrocyte maturation. Cell 115: 163-175

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Ein zentraler Schwerpunkt unserer Forschung ist das Endocannabinoidsystem, bestehend aus den Cannabinoidrezeptoren CB1R und CB2R sowie deren endogenen Liganden. Wichtige Endo­cannabinoide sind 2-Arachidonoylglycerol (2-AG) und Anandamid, Lipidmediatoren, die bedarfsabhängig an der Zellmembran synthetisiert und enzymatisch abgebaut werden.

Die Aktivierung von Cannabinoidrezeptoren beeinflusst die Freisetzung von Neuro­­transmittern und moduliert immunologische Signalprozesse, einschließlich Zytokin- und Chemokinantworten. Studien in Tiermodellen und genetische Analysen beim Menschen haben krankheitsrelevante Funktionen dieses Signalsystems aufgezeigt. In unserer Forschung untersuchen wir mit biochemischen und zellbiologischen Methoden die molekularen Mechanismen der Signalübertragung der Cannabinoidrezeptoren und deren intrazelluläre Interaktionsnetzwerke.

Zudem analysieren wir, wie Cannabidiol (CBD) - ein nicht-psychoaktives Phytocannabinoid - die Signalübertragung von Cannabinoidrezeptoren und anderen GPCR-Systemen moduliert und dadurch zelluläre Signalnetzwerke beeinflusst.