Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Logistikprobleme an der Synapse

19.02.2003


Max-Planck-Wissenschaftlern gelingen erste Einblicke in den Transport bestimmter Boten-RNA in die Kontaktregion von Nervenzellen


Abb.: Elektronenmikroskopische Aufnahme eines Netzwerks von Nervenzellen.
Copyright: Jürgen Berger, Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie, Tübingen



Eine der großen Fragen in der Biologie ist zu verstehen, wie Nervenzellen Information untereinander weiterleiten. Den Verbindungsstellen zwischen verschiedenen Nervenzellen - den so genannten Synapsen - kommt dabei eine ganz zentrale Rolle zu. An ihnen findet die Informationsübertragung statt, und sie entscheiden auch mit darüber, was man sich merkt und was man wieder vergisst. Eine spezifische Ausstattung mit Proteinen ist - soviel wissen die Forscher bereits - für die besondere Funktion der synaptischen Region ausschlaggebend. Die Logistik des Systems, also wie bestimmte Proteine an den Synapsen angereichert werden, ist hingegen noch weitgehend unbekannt. In der jüngsten Ausgabe der Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS 100, 18. Februar 2003) berichten Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie in Tübingen über die erfolgreiche biochemische Isolierung von Transportkomplexen (Ribonukleoprotein-Partikel, RNPs), die bestimmte Boten-RNAs in die Dendriten von Nervenzellen befördern und an der Synapse lagern. Die Ergebnisse sind ein wichtiger Schritt für das Verständnis der Kommunikation zwischen Nervenzellen und der im Nervensystem ablaufenden Vorgänge.

... mehr zu:
»Boten-RNA »Dendrit »Nervenzelle »Protein »RNAs »Synapse


Synapsen sind kleine, hochspezialisierte Bereiche in der Plasmamembran von Nervenzellen. Entscheidend für ihre Funktion ist, dass sie sich von anderen Bereichen der Nervenzelloberfläche unterscheiden. Diese Unterschiede entstehen dadurch, dass in der synaptischen Region andere Proteine hergestellt werden als in anderen Regionen der Nervenzelle. Bislang war allerdings noch sehr wenig darüber bekannt, wie es Nervenzellen gelingt, bestimmte Boten-RNAs, die quasi die Bauanleitung für Proteine darstellen, an Synapsen anzureichern bzw. spezifisch dorthin zu transportieren.

In einer lebenden Zelle finden zahlreiche Transportprozesse statt: Während Proteine überwiegend über Vesikel, kleine membranumhüllte Bläschen, oder aber direkt in löslicher Form transportiert werden, scheint dies nicht für RNAs zu gelten. Studien in lebenden Nervenzellen ergaben einen vollkommen anderen Mechanismus: So werden Boten-RNAs offensichtlich von RNA-bindenden Proteinen erkannt, in so genannte Ribonukleoprotein-Partikel (RNPs) verpackt und anschließend mit Hilfe von molekularen Motoren entlang eines Schienenstrangs (in den meisten Fällen den Mikrotubuli, röhrenförmigen Strukturen des Zellskeletts) transportiert. Dieser Prozess ist besonders eindrucksvoll in Nervenzellen, da in ihnen bestimmte mRNAs über zum Teil erhebliche Distanzen in die fingerartig auswachsenden Zellfortsätze, die Dendriten, transportiert werden.

In der Arbeitsgruppe von Michael Kiebler am Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie in Tübingen ist es nun gelungen, solche Transporteinheiten - die RNPs - biochemisch zu isolieren und näher zu charakterisieren. Als molekulare Markierung verwendeten die Forscher dabei ein Protein aus der Familie der RNA-bindenden Proteine, Staufen1 genannt. Diese Proteine sind in Nervenzellen entweder für den Transport von mRNAs in die Dendriten verantwortlich oder aber für deren Verankerung an ihrem Zielort.

Während Massimo Mallardo und seine Kollegen aus der Arbeitsgruppe von Michael Kiebler in isolierten Transportpartikeln aus Rattenhirn - neben zahlreichen unbekannten Nukleinsäuren - zwei RNAs fanden, die beide in Dendriten vorkommen (BC1 und die α-Untereinheit der Ca2+/Calmodulin-abhängigen Proteinkinase II), wurden sie in den Partikeln, die ausschließlich im Zellkörper lokalisiert sind, auf der Suche nach RNAs nicht fündig. In diesen Transportpartikeln ließ sich allerdings ein molekulares Motorprotein nachweisen, das - so eine Arbeitshypothese der Wissenschaftler - die Partikel in den Dendriten entlang von Mikrotubuli transportieren könnte. Die Ergebnisse zeigen zum ersten Mal, dass die Staufen-Proteine tatsächlich ein wichtiges Bindeglied zwischen dem Transport von mRNAs in die Zellfortsätze und den bisher noch nicht näher charakterisierten Transporteinheiten darstellen. "Bei der Lokalisierung bestimmter RNAs an die Synapse könnten sie eine wichtige Rolle spielen," sagt Michael Kiebler. "Um einem funktionalen Verständnis der Ereignisse an der Synapse näher zu kommen, stellt die Isolierung der Transportpartikel deshalb einen weiteren wichtigen Teilschritt dar."

Weitere Informationen erhalten Sie von:

Dr. Michael Kiebler
Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie
Spemannstr. 35
72076 Tübingen
Tel: +49-7071 601-329
Fax:+49-7071 601-305
E-Mail: michael.kiebler@tuebingen.mpg.de

Dr. Andreas Trepte | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.eb.tuebingen.mpg.de/

Weitere Berichte zu: Boten-RNA Dendrit Nervenzelle Protein RNAs Synapse

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Lupinen beim Trinken zugeschaut – erstmals 3D-Aufnahmen vom Wassertransport zu Wurzeln
24.07.2017 | Universität Potsdam

nachricht Pfade ausleuchten im Fischgehirn
24.07.2017 | Max-Planck-Institut für Neurobiologie

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: 3-D scanning with water

3-D shape acquisition using water displacement as the shape sensor for the reconstruction of complex objects

A global team of computer scientists and engineers have developed an innovative technique that more completely reconstructs challenging 3D objects. An ancient...

Im Focus: Einblicke unter die Oberfläche des Mars

Die Region erstreckt sich über gut 1000 Kilometer entlang des Äquators des Mars. Sie heißt Medusae Fossae Formation und über ihren Ursprung ist bislang wenig bekannt. Der Geologe Prof. Dr. Angelo Pio Rossi von der Jacobs University hat gemeinsam mit Dr. Roberto Orosei vom Nationalen Italienischen Institut für Astrophysik in Bologna und weiteren Wissenschaftlern einen Teilbereich dieses Gebietes, genannt Lucus Planum, näher unter die Lupe genommen – mithilfe von Radarfernerkundung.

Wie bei einem Röntgenbild dringen die Strahlen einige Kilometer tief in die Oberfläche des Planeten ein und liefern Informationen über die Struktur, die...

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Gipfeltreffen der String-Mathematik: Internationale Konferenz StringMath 2017

24.07.2017 | Veranstaltungen

Von atmosphärischen Teilchen bis hin zu Polymeren aus nachwachsenden Rohstoffen

24.07.2017 | Veranstaltungen

Recherche-Reise zum European XFEL und DESY nach Hamburg

24.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Gipfeltreffen der String-Mathematik: Internationale Konferenz StringMath 2017

24.07.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Von atmosphärischen Teilchen bis hin zu Polymeren aus nachwachsenden Rohstoffen

24.07.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Lupinen beim Trinken zugeschaut – erstmals 3D-Aufnahmen vom Wassertransport zu Wurzeln

24.07.2017 | Biowissenschaften Chemie