Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Längere Signale mit Gürkchen im Gehirn

22.05.2014

Neurobiologen zeigen, dass Cornichon-Proteine den Zeitverlauf der Erregungsübertragung zwischen Nervenzellen diktieren

Prof. Dr. Bernd Fakler und Dr. Sami Boudkkazi, Institut für Physiologie und Exzellenzcluster BIOSS Centre for Biological Signalling Studies der Universität Freiburg, haben mit ihrem Forschungsteam erstmals die Aufgabe der so genannten Cornichon-Proteine im Gehirn nachgewiesen:


Experimentelle Situation an einer Synapse: Die „obere“ Pipette löst in der präsynaptischen Endigung (lila gefärbt) ein Aktionspotential aus (obere weiße Spur), die „untere“ Pipette registriert den Ionenstrom durch die AMPA-Rezeptoren (untere weiße Spur) in der postsynaptischen Mooszelle (rot gefärbt). Grafik: Bernd Fakler

Diese verbessern den Informationsfluss zwischen Nervenzellen und machen die Signalweiterleitung im Gehirn zuverlässiger. Die Ergebnisse haben die Biologen in der Fachzeitschrift „Neuron“ veröffentlicht.

Schon 2009 zeigte die Gruppe um Fakler, dass die Cornichon-Proteine Teil der AMPA-Glutamat-Rezeptoren in Membranen von Nervenzellen des Gehirns sind. Diese Rezeptoren sind aus einem Pool von bis zu 35 Proteinen aufgebaut, bei 70 bis 80 Prozent sind Cornichon-Proteine vorhanden.

Die AMPA-Rezeptoren befinden sich an Synapsen – also an der Kontaktstelle zwischen zwei Nervenzellen, an der die Reizübertragung erfolgt. Setzt die eine Zelle den Neurotransmitter Glutamat frei, bindet dieser an die AMPA-Rezeptoren der angrenzenden Zelle und erregt diese. Die so erregte Nervenzelle leitet die Information in der Regel jedoch erst dann weiter, wenn sich Reize häufen.

Je mehr Erregung aus verschiedenen Synapsen bei ihr ankommt, desto wahrscheinlicher ist es also, dass sie die Information weiterleitet. AMPA-Rezeptoren haben eine besondere Funktion für das zelluläre Lernen, erklärt Fakler:

„Wenn die Zelle ‚lernt‘, gibt sie bei wiederholter Reizung Signale schneller und zuverlässiger weiter. Dies ermöglicht sie nach derzeitigem Wissen vor allem dadurch, dass sie die Zahl der AMPA-Rezeptoren in der Synapse erhöht, was zu einer stärkeren Erregung führt.“ Den Aufbau der AMPA-Rezeptoren aufzuklären hilft Forscherinnen und Forschern, Lernvorgänge im Gehirn besser zu verstehen.

Die Biologen entdeckten nun: „Rezeptoren mit Cornichon-Proteinen halten ihre Pore, die sich öffnet, wenn die AMPA-Rezeptoren Glutamat binden, länger aktiv und ermöglichen so einen länger dauernden Ionenstrom“, sagt Fakler. Die Erregung einer Synapse wird dadurch stärker und die Schwelle für die Weiterleitung der Information wird schneller und zuverlässiger erreicht.

Bislang war unklar, warum manche Nervenzellen, etwa Interneuronen, kurze Erregungsströme haben und andere, zum Beispiel Mooszellen oder Pyramidenzellen, länger erregt bleiben. Die Freiburger Forscher wiesen die entscheidende Rolle der Cornichon-Proteine nach, indem sie die elektrischen Signale an einzelnen Synapsen im Gehirn von Ratten untersuchten: Sie stimulierten die Synapsen von Mooszellen und Interneuronen und verglichen die Ionenströme durch die entsprechenden AMPA-Rezeptoren.

Indem sie die Cornichon-Proteine farblich markierten, konnten sie zeigen, dass Mooszellen, die Cornichon-haltige AMPA-Rezeptoren besitzen, die Erregung länger aufrechterhalten. Außerdem veränderten die Biologen die Mooszellen mithilfe eines Virus, sodass diese keine Cornichon-Proteine mehr besaßen. Das verkürzte die Erregungszeit. In die Interneuronen fügten die Forscher mit der gleichen Methode Cornichon-Proteine ein – die Zellen blieben länger erregt.

Originalpublikation:
Cornichon2 dictates the time course of excitatory transmission in individual hippocampal synapses. Boudkkazi S, Brechet A, Schwenk J and Fakler B (2014). Neuron 82 (in press) 

Kontakt:
Prof. Dr. Bernd Fakler
Institut für Physiologie
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203-5176
E-Mail: bernd.fakler@physiologie.uni-freiburg.de

Rudolf-Werner Dreier | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-freiburg.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht 'Fix Me Another Marguerite!'
23.06.2017 | Universität Regensburg

nachricht Schimpansen belohnen Gefälligkeiten
23.06.2017 | Max-Planck-Institut für Mathematik in den Naturwissenschaften (MPIMIS)

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: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften