Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wo die Knochen verletzter Nervenzellen heilen

08.01.2010
Mikrotubuli geben Zellen Struktur und ermöglichen ihr Wachstum sowie ihre Teilung. Bisher wurde angenommen, dass Mikrotubuli von dem Zentrosom, einem Zellorganell in der Nähe des Zellkerns, gebildet werden.

Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Neurobiologie in Martinsried und für Molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden zeigen nun, dass ausgereifte Nervenzellen des Zentralen Nervensystems kein aktives Zentrosom mehr besitzen - ihre Mikrotubuli können sich unabhängig vom Zentrosom neu bilden. Dies widerlegt die Lehrmeinung zum Ursprung von Mikrotubuli und zeigt, dass ein essentieller Prozess zur Regeneration auch in ausgereiften Nervenzellen zur Verfügung steht. [Science Express]

Zellen sind die Bausteine aller Lebewesen. Angepasst an ihre sehr unterschiedlichen Aufgaben, gibt es eine Vielzahl verschiedener Zelltypen und -formen. Diese reichen von nahezu runden Hefezellen bis hin zu tausendfach verzweigten Nervenzellen. Ermöglicht werden diese verschiedenen Zellformen durch das Zellskelett, das den Zellen Stabilität und Struktur verleiht. Das Zellskelett besteht aus kleinen Proteinröhrchen, den Mikrotubuli, die je nach Bedarf verlängert oder verkürzt werden können. So kann eine Zelle wachsen oder zum Beispiel einen Fortsatz bilden und wieder zurückziehen. Doch auch die Zellteilung wäre durch die stabilisierenden und richtungsweisenden Mikrotubuli nicht möglich.

Nach der bisherigen Lehrbuchmeinung entstehen Mikrotubuli am Zentrosom, einer Struktur in der Nähe des Zellkerns, die auch als "Mikrotubuli Organisierendes Zentrum" bezeichnet wird. Seine Rolle bei der Zellteilung und der Mikrotubuli-Entstehung macht das Zentrosom auch für Neurobiologen sehr interessant. Denn ausgereifte Nervenzellen können sich generell nicht mehr teilen und wachsen im Gehirn und Rückenmark nach einer Verletzung nicht mehr aus. Könnte dies daran liegen, dass das Zentrosom seine Funktion in diesen Nervenzellen verliert?

Dieser Frage gingen Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Neurobiologie in Martinsried zusammen mit ihren Kollegen vom Max-Planck-Institut für Molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden und des Erasmus Medical Centers in Rotterdam auf den Grund. Wie die Forscher nun im Fachmagazin Science berichten, ist das Zentrosom in ausgereiften Nervenzellen tatsächlich inaktiv. Ohne aktives Zentrosom sollte die Teilung dieser Nervenzellen sehr schwer werden.

Nach diesem Fund lag die nächste Frage auf der Hand: Ist das inaktive Zentrosom auch ein Grund dafür, dass Nervenzellen im Gehirn und Rückenmark nach einer Verletzung nicht mehr auswachsen? Erst vor Kurzem konnten die Martinsrieder Neurobiologen zeigen, dass die Mikrotubuli am Ende solch einer verletzten Nervenzelle völlig durcheinandergeraten. Neue Mikrotubuli müssten nach der gängigen Meinung vom Zentrosom "nachgeschoben" werden, was natürlich bei einem inaktiven Zentrosom nicht möglich ist.

Um diese Frage zu klären, untersuchten die Max-Planck-Wissenschaftler aus Martinsried und Dresden anhand von Zellkulturen, wo Mikrotubuli in Nervenzellen entstehen. Dazu zerlegten sie die Proteinröhrchen zunächst in ihre Einzelteile und beobachteten dann ihren erneuten Aufbau in den Zellen. Wie erwartet entstanden die Mikrotubuli in jungen Nervenzellen vor allem am Zentrosom. Jedoch nicht ausschließlich: Einzelne Mikrotubuli bildeten sich auch an ganz anderen Stellen des Zellkörpers. "Die wirkliche Sensation zeigte sich aber erst, als wir ausgereifte Nervenzellen untersuchten", berichtet Michael Stiess von seiner Arbeit. Denn auch in diesen Zellen entstanden neue Mikrotubuli - und zwar überall in der Zelle, nur nicht am Zentrosom.

Die Ergebnisse widerlegen die Lehrmeinung, dass Mikrotubuli vom Zentrosom aus gebildet werden. Das hat auch Konsequenzen für die Regeneration von Nervenzellen, denn anscheinend können Mikrotubuli direkt an einem verletzten Ausläufer einer Nervenzelle gebildet werden und müssen nicht erst aufwendig vom Zellkörper dorthin transportiert werden. Wichtig ist hier auch eine weitere Entdeckung der Wissenschaftler: Die vor Ort gebildeten Mikrotubuli reichen aus, um eine Nervenzelle auswachsen zu lassen. So wuchsen selbst junge Nervenzellen weiter, obwohl die Wissenschaftler ihre Zentrosome mit einem speziellen Laser entfernt hatten. "Somit sollte eine der Grundvoraussetzungen für die Regeneration von Nervenzellen auch im Gehirn und Rückenmark zur Verfügung zu stehen", freut sich Frank Bradke, der Leiter der Studie. Nun gilt es herauszufinden, wie dieser Aufbau von Mikrotubuli und somit das Auswachsen verletzter Nervenzellen im lebenden Organismus angeregt werden kann.

Originalveröffentlichung
Axon Extension Occurs Independently of Centrosomal Microtubule Nucleation
Michael Stiess, Nicola Maghelli, Lukas C. Kapitein, Susana Gomis-Rüth, Michaela Wilsch-Bräuninger, Casper C. Hoogenraad, Iva M. Toli?-Nørrelykke, Frank Bradke.

Science, Express Veröffentlichung am 7. Januar 2010

Kontakt:
Dr. Stefanie Merker
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für Neurobiologie, Martinsried
Tel.: +49 89 8578-3514
Fax: +49 89 8995-0022
E-Mail: merker@neuro.mpg.de

Dr. Stefanie Merker | idw
Weitere Informationen:
http://www.neuro.mpg.de
http://www.neuro.mpg.de/english/junior/axgr

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wegbereiter für Vitamin A in Reis
21.07.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Pharmakologie - Im Strom der Bläschen
21.07.2017 | Ludwig-Maximilians-Universität München

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: 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...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungen

Den Nachhaltigkeitskreis schließen: Lebensmittelschutz durch biobasierte Materialien

21.07.2017 | Veranstaltungen

Operatortheorie im Fokus

20.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einblicke unter die Oberfläche des Mars

21.07.2017 | Geowissenschaften

Wegbereiter für Vitamin A in Reis

21.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungsnachrichten