Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Besser lernen dank Zink?

23.03.2017

Zink reguliert die Speicherung und Ausschüttung von Neurotransmittern

Zink ist ein wichtiges Spurenelement, das an vielen zellulären Vorgängen beteiligt ist: Z.B. bei Lern- und Gedächtnis-Prozessen spielt es eine – bisher nicht verstandene – Rolle. Dieser sind schwedische Forscher jetzt einen Schritt näher gekommen.


Zink beeinflusst die Ausschüttung von Botenstoffen

(c) Wiley-VCH

Durch nanoelektrochemische Messungen konnten sie zeigen, dass Zink die Ausschüttung von Botenstoffen beeinflusst. Wie sie in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten, änderte Zink die in Vesikeln gelagerte Botenstoffmenge und die Dynamik bei deren Ausschleusung aus der Zelle.

Bei der Signalübertragung an Synapsen werden Botenstoffe (Neurotransmitter) aus Vorratsspeichern, den synaptischen Vesikeln, in den synaptischen Spalt ausgeschüttet und von der benachbarten Nervenzelle „erkannt“. Die Ausschüttung basiert auf einer Ausschleusung (Exocytose): Das Vesikel dockt an die Zellmembran an, öffnet sich an der Kontaktstelle, gibt einen Teil seiner Fracht nach außen ab, schließt sich wieder, trennt sich von der Plasmamembran und kann erneut befüllt werden.

Das Team um Andrew G. Ewing von der Universität Göteborg (Schweden) verwendete Kohlefaser-Elektroden mit Nano-Spitzen, um den Einfluss von Zink auf diese Vorgänge zu beleuchten. Dazu führten sie Messungen einer P12-Zelllinie durch, die analog Nervenzellen den Neurotransmitter Dopamin freisetzt, wenn sie mit einer hohen Kaliumkonzentration stimuliert wird.

„Mit einer an die Zelloberfläche angelegten Elektrodenspitze lässt sich das Öffnen der individuellen Vesikel verfolgen und die Anzahl der freigesetzten Moleküle berechnen“, so Ewing. Beim Einführen der Elektrodenspitze in die Zelle bleiben die Vesikel des Cytoplasmas dagegen an der Elektrode kleben und setzen ihren gesamten Inhalt frei. Ewing: „Anhand der auftretenden Stromspitzen können wir direkt im Cytoplasma der lebenden Zellen ermitteln, wieviele Transmitter-Moleküle in individuellen Vesikeln gelagert sind.“

Nach einer Zinkbehandlung war der gesamte in Vesikeln verpackte Gehalt an Neurotransmittern verringert, im Schnitt enthielten die Vesikel 27 % weniger Transmitter. Gleichzeitig blieb die bei Stimulation freigesetzte Transmittermenge konstant. Eine Analyse der Stromkurven brachte eine Erklärung dieses vermeintlichen Widerspruchs.

Ewing sagt: „Zink verändert die Dynamik der Freisetzung. Vor und nach der eigentlichen Öffnung eines Vesikels entsteht an der Berührungsstelle mit der Plasmamembran eine Pore. Nach einer Zink-Behandlung schließt sie sich langsamer als sonst, das Vesikel bleibt länger offen und gibt 92 % seiner Transmitter-Moleküle nach außen ab – statt nur 66 % ohne Zinkbehandlung.“

Um das Phänomen weiter zu untersuchen, wurden die Zellen Schicht für Schicht von außen nach innen abgetragen und massenspektrometrisch analysiert. Dabei fanden die Forscher eine Zink-Spezies nahe der Zellmembran und eine zweite im Zellinneren.

„Erstere könnte an Proteinkinase C gebunden sind, ein Enzym, das an die Membran bindet, um die Exocytose-Geschwindigkeit zu regulieren. Die Zinkspezies im Zellinneren könnte das Transportprotein, das Dopamin in die Vesikel lädt, verlangsamen“, vermutet Ewing. „Unsere Ergebnisse liefern endlich eine Verbindung zwischen Zink und der Regulierung der Neurotransmitterausschüttung, die wichtig sein könnte bei der Erzeugung und Speicherung von Erinnerungen.“

Angewandte Chemie: Presseinfo 07/2017

Autor: Andrew G. Ewing, Chalmers University of Technology (Sweden), https://www.chalmers.se/en/staff/Pages/andrew-ewing.aspx

Link zum Originalbeitrag: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201700095

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany.

Weitere Informationen:

http://presse.angewandte.de

Dr. Karin J. Schmitz | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Software mit Grips
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Hirnforschung, Frankfurt am Main

nachricht Einen Schritt näher an die Wirklichkeit
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie

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: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Im Focus: Spider silk key to new bone-fixing composite

University of Connecticut researchers have created a biodegradable composite made of silk fibers that can be used to repair broken load-bearing bones without the complications sometimes presented by other materials.

Repairing major load-bearing bones such as those in the leg can be a long and uncomfortable process.

Im Focus: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Im Focus: Writing and deleting magnets with lasers

Study published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces is the outcome of an international effort that included teams from Dresden and Berlin in Germany, and the US.

Scientists at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) together with colleagues from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) and the University of Virginia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Grösster Elektrolaster der Welt nimmt Arbeit auf

20.04.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Bilder magnetischer Strukturen auf der Nano-Skala

20.04.2018 | Physik Astronomie

Kieler Forschende entschlüsseln neuen Baustein in der Entwicklung des globalen Klimas

20.04.2018 | Geowissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics