Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

MDC-Forscher entdecken Molekül, das Verzweigung von Nervenbahnen steuert

21.09.2009
Das menschliche Gehirn besteht aus rund 100 Milliarden Nervenzellen (Neuronen), die untereinander etwa 100 Billionen Verbindungen knüpfen. Ein entscheidender Mechanismus für die Entstehung dieses komplexen Verschaltungsmusters ist die Ausbildung neuronaler Verzweigungen.

Die Neurobiologen Dr. Hannes Schmidt und Prof. Fritz G. Rathjen vom Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) Berlin-Buch haben jetzt ein Molekül entdeckt, das diesen lebenswichtigen Prozess steuert. Zugleich gelang es ihnen damit, die von diesem Molekül ausgelöste Signalkaskade aufzuklären (PNAS, Early Edition, 2009, doi:10.1073)*.

Eine einzelne Nervenzelle kann durch die Verästelung ihres faserartigen Fortsatzes (des Axons) Ausläufer in mehrere Zielgebiete entsenden und dadurch Informationen zu mehreren Schaltstellen gleichzeitig übertragen. Prinzipiell unterscheiden Neurobiologen zwei Arten axonaler Verzweigungen: einerseits Verzweigungen des Wachstumskegels an der Spitze eines Axons und andererseits das Aussprossen von Seitenästen (Kollateralen) aus dem Axonschaft.

Beide Formen axonaler Verzweigung lassen sich in sensorischen Neuronen beobachten, die unter anderem Tast-, Schmerz-, und Temperaturempfindungen vermitteln. Wenn die Axone dieser Neurone das Rückenmark erreichen, gabelt sich zunächst ihr Wachstumskegel (Bifurkation) und sie verzweigen sich in zwei, in entgegengesetzte Richtungen weiterwachsende Äste. Später sprossen aus dem Schaft dieser Tochteraxone neue Äste, die in die graue Substanz des Rückenmarks ziehen.

Dr. Hannes Schmidt und seinen Kollegen gelang es durch Untersuchungen an sensorischen Neuronen ein Eiweißmolekül zu identifizieren, das die Gabelung der Wachstumskegel sensorischer Axone steuert, das Peptidmolekül CNP (die Abkürzung steht für C-type natriuretic peptide). In transgenen Mäusen konnten die Wissenschaftler zeigen, dass CNP genau dann im Rückenmark gebildet wird, wenn sensorische Neurone einwachsen. Fehlt CNP, so findet auch keine Bifurkation mehr statt. Wie elektrophysiologische Messungen ergaben, führt das zu einer verminderten Reizübertragung im Rückenmark.

Die jetzt veröffentlichten Ergebnisse ergänzen frühere Entdeckungen der Forschungsgruppe von Prof. Rathjen: Verantwortlich für die Bifurkation sensorischer Axone ist demzufolge eine Signalkaskade. Sie wird dadurch in Gang gesetzt, dass CNP an seinen Rezeptor Npr2 (Natriuretic peptide receptor 2) auf der Oberfläche der Axone bindet, was wiederum die Bildung des sekundären Botenstoffes cGMP auslöst. Dieser Botenstoff aktiviert anschliessend die Proteinkinase cGKI (cGMP-dependent protein kinase I), die eine ganze Reihe von Zielproteinen an- und abschalten kann. Das Zytoskelett der Nervenzellen wird dadurch so verändert, dass sich ihr Wachstumskegel in zwei Tochteraxone aufspaltet.

Als nächstes wollen die Wissenschaftler jetzt versuchen, die Identität dieser Zielproteine zu entschlüsseln. Weiterführende Analysen sollen klären, ob die cGMP-Signalkaskade gleichfalls die Verzweigung anderer Axonsysteme steuert und ob dadurch die Schmerzempfindung beeinflusst wird.

*C-type natriuretic peptide (CNP) is a bifurcation factor for sensory neurons
Author affiliation: Hannes Schmidta, Agne Stonkutea, René Jüttnera, Doris Koeslingb, Andreas Friebeb, Fritz G. Rathjena
a Department of Developmental Neurobiology, Max Delbrück Center for Molecular Medicine, Robert Rössle Str. 10, D-13092 Berlin
b Institute for Pharmacology and Toxicology, Ruhr University Bochum, D-44780 Bochum

Correspondence to F.G. Rathjen: rathjen@mdc-berlin.de

Barbara Bachtler | idw
Weitere Informationen:
http://www.mdc-berlin.de
http://www.mdc-berlin.de/en/research/research_teams/developmental_neurobiology/Projects/index.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Hemmung von microRNA-29 schützt vor Herzfibrosen
20.11.2017 | Technische Universität München

nachricht Satellitenbilder zur Erfassung von Biodiversität nur bedingt tauglich
20.11.2017 | Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ

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: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

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...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

500 Kommunikatoren zu Gast in Braunschweig

20.11.2017 | Veranstaltungen

VDI-Expertenforum „Gefährdungsanalyse Trinkwasser"

20.11.2017 | Veranstaltungen

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Künstliche neuronale Netze: 5-Achs-Fräsbearbeitung lernt, sich selbst zu optimieren

20.11.2017 | Informationstechnologie

Tonmineral bewässert Erdmantel von innen

20.11.2017 | Geowissenschaften

Hemmung von microRNA-29 schützt vor Herzfibrosen

20.11.2017 | Biowissenschaften Chemie