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 Basis für neue medikamentöse Therapie bei Demenz
27.07.2017 | Medizinische Hochschule Hannover

nachricht Biochemiker entschlüsseln Zusammenspiel von Enzym-Domänen während der Katalyse
27.07.2017 | Westfälische Wilhelms-Universität Münster

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: Physiker designen ultrascharfe Pulse

Quantenphysiker um Oriol Romero-Isart haben einen einfachen Aufbau entworfen, mit dem theoretisch beliebig stark fokussierte elektromagnetische Felder erzeugt werden können. Anwendung finden könnte das neue Verfahren zum Beispiel in der Mikroskopie oder für besonders empfindliche Sensoren.

Mikrowellen, Wärmestrahlung, Licht und Röntgenstrahlung sind Beispiele für elektromagnetische Wellen. Für viele Anwendungen ist es notwendig, diese Strahlung...

Im Focus: Physicists Design Ultrafocused Pulses

Physicists working with researcher Oriol Romero-Isart devised a new simple scheme to theoretically generate arbitrarily short and focused electromagnetic fields. This new tool could be used for precise sensing and in microscopy.

Microwaves, heat radiation, light and X-radiation are examples for electromagnetic waves. Many applications require to focus the electromagnetic fields to...

Im Focus: Navigationssystem der Hirnzellen entschlüsselt

Das menschliche Gehirn besteht aus etwa hundert Milliarden Nervenzellen. Informationen zwischen ihnen werden über ein komplexes Netzwerk aus Nervenfasern übermittelt. Verdrahtet werden die meisten dieser Verbindungen vor der Geburt nach einem genetischen Bauplan, also ohne dass äußere Einflüsse eine Rolle spielen. Mehr darüber, wie das Navigationssystem funktioniert, das die Axone beim Wachstum leitet, haben jetzt Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) herausgefunden. Das berichten sie im Fachmagazin eLife.

Die Gesamtlänge des Nervenfasernetzes im Gehirn beträgt etwa 500.000 Kilometer, mehr als die Entfernung zwischen Erde und Mond. Damit es beim Verdrahten der...

Im Focus: Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwandeln Strom in leuchtende Quasiteilchen

Starke Licht-Materie-Kopplung in diesen halbleitenden Röhrchen könnte zu elektrisch gepumpten Lasern führen

Auch durch Anregung mit Strom ist die Erzeugung von leuchtenden Quasiteilchen aus Licht und Materie in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglich....

Im Focus: Carbon Nanotubes Turn Electrical Current into Light-emitting Quasi-particles

Strong light-matter coupling in these semiconducting tubes may hold the key to electrically pumped lasers

Light-matter quasi-particles can be generated electrically in semiconducting carbon nanotubes. Material scientists and physicists from Heidelberg University...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

10. Uelzener Forum: Demografischer Wandel und Digitalisierung

26.07.2017 | Veranstaltungen

Clash of Realities 2017: Anmeldung jetzt möglich. Internationale Konferenz an der TH Köln

26.07.2017 | Veranstaltungen

2. Spitzentreffen »Industrie 4.0 live«

25.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Basis für neue medikamentöse Therapie bei Demenz

27.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Aus Potenzial Erfolge machen: 30 Rittaler schließen Nachqualifizierung erfolgreich ab

27.07.2017 | Unternehmensmeldung

Biochemiker entschlüsseln Zusammenspiel von Enzym-Domänen während der Katalyse

27.07.2017 | Biowissenschaften Chemie