Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Die Architekten des Gehirns

26.10.2011
Bochumer Neurobiologen haben herausgefunden, dass bestimmte Rezeptoren für den Botenstoff Glutamat die Architektur von Nervenzellen im sich entwickelnden Gehirn festlegen.

Einzelne Rezeptorvarianten führen zu besonders langen und verzweigten Fortsätzen (Dendriten), mit denen die Zellen kommunizieren. Die Forscher zeigten auch, dass die wachstumsfördernde Eigenschaft der Rezeptoren damit zusammenhängt, wieviel Kalzium sie in die Zellen einströmen lassen.


Wachstum von Zellfortsätzen: Wenn Glutamat an den AMPA-Rezeptor andockt, strömen Kalziumionen in die Nervenzelle ein. Sie bewirken die Produktion von speziellen Wachstumsmolekülen, die die Verlängerung und Verzweigung der Zellfortsätze (Dendriten) auslösen. AG Entwicklungsneurobiologie


Effekt eines Glutamatrezeptors: Die Forscher verglichen die Architektur spezieller Nervenzellen (Interneuronen) mit niedriger und hoher Anzahl eines bestimmten Glutamatrezeptors (GluA1(Q)-flip). Zellen mit viel GluA1(Q)-flip (rechts) hatten längere und verzweigtere dendritische Fortsätze als Zellen, in denen der Rezeptor nur selten vorkam (links). AG Entwicklungsneurobiologie

„Diese Ergebnisse erlauben Einblicke in die Mechanismen, mit denen sich Nervenzellen während der Entwicklung vernetzen“, sagt Prof. Dr. Petra Wahle aus der RUB-AG Entwicklungsneurobiologie. Die Wissenschaftler berichten in Development.

Auf wenige Aminosäuren kommt es an

„Nervenzellen kommunizieren mit chemischen und elektrischen Signalen“, erklärt Wahle. „Die elektrische Aktivität steuert viele Entwicklungsprozesse im Gehirn und der Botenstoff Glutamat ist daran entscheidend beteiligt.“ In zwei unterschiedlichen Zellklassen der Großhirnrinde von Ratten untersuchten die Forscher die neun häufigsten Varianten eines Glutamatrezeptors, des sogenannten AMPA-Rezeptors. Dockt Glutamat an diesen Rezeptor an, strömen Kalziumionen entweder direkt durch eine Pore im AMPA-Rezeptor oder durch benachbarte Kalziumkanäle in die Nervenzellen ein. Je nach Variante bestehen AMPA-Rezeptoren aus 800 bis 900 Aminosäurebausteinen, wobei der Austausch bereits eines Bausteins entscheidenden Einfluss auf die Kalziumdurchlässigkeit hat. Kalzium fördert unter anderem das Wachstum neuer Zellfortsätze.

Verschiedene Zelltypen, verschiedene Mechanismen

Das Bochumer Team brachte jeweils eine von neun AMPA-Rezeptorvarianten in die Nervenzellen ein und beobachtete, wie sich das auf die Zellarchitektur auswirkte. In mehreren Fällen führte der Einbau zu längeren Fortsätzen mit mehr Verzweigungen. Dieses Muster zeigte sich sowohl für einige Rezeptorvarianten, die Kalziumionen durch eine Pore direkt in die Zelle einströmen lassen, als auch für solche, die benachbarte Kalziumkanäle aktivieren. „Überraschend war, dass in den zwei untersuchten Zellklassen jeweils unterschiedliche Rezeptorvarianten das Wachstum der dendritischen Fortsätze auslösten“, so Dr. Mohammad Hamad aus der AG Entwicklungsneurobiologie. „In den hemmenden Nervenzellen, den Interneuronen, war beispielsweise nur eine einzige der neun Varianten wirksam. Kalziumsignale sind wie ein Werkzeugkasten. Allerdings bedienen sich unterschiedliche Zellklassen in der Großhirnrinde des Werkzeugkastens auf unterschiedliche Weise.“

Titelaufnahme

Hamad, M. I., Ma-Hogemeier, Z. L., Riedel, C., Conrads, C., Veitinger, T., Habijan, T., Schulz, J. N., Krause, M., Wirth, M. J., Hollmann, M., Wahle, P. (2011) Cell class-specific regulation of neocortical dendrite and spine growth by AMPA receptor splice and editing variants. Development 138, 4301-4313, doi: 10.1242/dev.07107

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.ruhr-uni-bochum.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Bakterieller Untermieter macht Blattnahrung für Käfer verdaulich
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

nachricht Neues Werkzeug für gezielten Proteinabbau
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte