Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

MDC-Forscher dem Geheimnis der Berührung auf der Spur

22.02.2010
Der Tastsinn befähigt den Menschen über die Haut selbst leichteste Berührungen und Vibrationsreize wahrzunehmen. Dabei spielen mechanosensitive Ionenkanäle eine entscheidende Rolle.

Ionenkanäle sind Proteine, die die Zellmembran von innen nach aussen durchspannen und durch die Ionen aus der Zelle heraus oder in die Zelle hinein gelangen können, sobald der Ionenkanal geöffnet ist. Dr. Jing Hu und Prof. Gary Lewin vom Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) Berlin-Buch haben jetzt entdeckt, dass ein Proteinfilament für die Öffnung und Schließung spezieller mechanosensitiver Ionenkanäle unerläßlich ist (EMBO Journal,Vol. 29, No. 4, pp 855-867; doi: 10.1038/emboj.2009.398)*.

Die Wissenschaftler konnten zeigen, dass die Öffnung und Schließung dieser Ionenkanäle buchstäblich "am seidenen Faden" hängt. Diese "seidenen" Fäden sind allerdings Proteinfilamente, die von sensorischen Nervenendigungen in der Haut gebildet werden. Sie sind, so vermuten die Forscher, wahrscheinlich integraler Bestandteil des mechanosensitiven Mechanismus. Er liegt der Empfindung von Berührungsreizen zugrunde.

Die Proteinfilamente sind ca. 100 nm lang - ein Nanometer entspricht einem Billionstel eines Meters - und fest mit der extrazellulären Matrix (ECM) verankert. (Die ECM ist der komplex strukturierte Raum zwischen den Zellen, der unter anderem für die Kommunikation und Formstabiltät von Zellen, Zellverbänden und Geweben essentiell ist.) Wie Dr. Hu and Professor Lewin zeigen konnten, befinden sich diese Proteinfilamente in so unmittelbar in der Nähe zu den mechanosensitiven Ionenkanälen in den sensorischen Nervenendigungen in der Haut, dass sie die Ionenkanäle wahrscheinlich direkt öffnen.

Die Wissenschaftler konnten in Experimenten mit neuronalen Zellkulturen sowie in Versuchen mit Mäusen zeigen, dass diese 100 nm langen Proteinfilamente für die Öffnung mechanosensitiver Ionenkanäle in der Haut benötigt werden: Spalteten die Wissenschaftler die Proteinfilamente mit Hilfe eines Enzyms, zerstörten sie also temporär die Verbindung der neuronalen Endigung zur extrazellulären Matrix, reagierten diese Neuronen nicht mehr auf Berührungsreize. Nach 12 Stunden hatten die sensorischen Nervenendigungen in der Haut jedoch die Proteinfilamente wieder gebildet, und die Neuronen gewannen ihre Berührungsempfindlichkeit zurück.

"Das bedeutet, dass die Anwesenheit dieser Proteinfilamente für Berührungsempfindungen unerläßlich ist. Die Proteinfilamente machen damit mechanosensitive Ionenkanäle hoch empfindlich für mechanische Stimuli und sind möglicherweise direkt involviert in deren Öffnungs- und Schließmechanismen. Andererseits spricht das auch dafür, dass allein die Dehnung sensorischer Membranen, die durch mechanische Stimuli ausgelöst werden können, zumindest in Berührungsrezeptoren offensichtlich keine signifikante Rolle spielt." erklärt Prof. Lewin.

Gilt nicht für Schmerzrezeptoren
Allerdings verhält es sich etwas anders, wenn es um die sensorische Verarbeitung von Schmerzenreizen geht. "Schmerzrezeptoren hängen nicht von der Existenz dieser Proteinfilamente ab", betont Prof. Lewin. Die Neurobiologen gehen aber davon aus, dass diese Proteinfilamente in Zukunft möglicherweise doch für die Medizin interessant werden könnten. Etwa, wenn es darum geht, Menschen, deren Tastsinn aufgrund ihres Alters beeinträchtigt ist, zu helfen, sowohl ihr Wohlbefinden als auch ihre Mobilität zu verbessern. Zudem sind Krankheitssymptome bekannt, die sich durch eine Überempfindlichkeit (Hypersensibilität) gegenüber Berührungen auszeichnen. Das ist zum Beispiel der Fall bei neuropathischen Schmerzzuständen, bei denen leichteste Berührungen schon als schmerzhaft empfunden werden. Hier könnten die Ergebnisse der Wissenschaftler helfen, therapeutische Ansätze zu entwickeln, um die Symptome neuropathischer Schmerzen zu lindern.
*Evidence for a protein tether involved in somatic touch
Jing Hu1,2,4, Li-Yang Chiang1,2, Manuel Koch3 and Gary R. Lewin1
1Department of Neuroscience, Max-Delbrück Center for Molecular Medicine and Charité Universitätsmedizin Berlin, Robert-Rössle-Str. 10, Berlin-Buch D-13125 Germany. 3Center for Biochemistry, Department of Dermatology, and Center for Molecular Medicine Cologne, Medical Faculty, University of Cologne, D-50931, Cologne, Germany.
2These authors made an equal contribution.
4Present address
Center for Integrative Neuroscience (CIN), Paul-Ehrlich-Str. 15-17, 72076 Tübingen,Germany
Barbara Bachtler
Pressestelle
Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) Berlin-Buch
Robert-Rössle-Straße 10
13125 Berlin
Tel.: +49 (0) 30 94 06 - 38 96
Fax: +49 (0) 30 94 06 - 38 33
e-mail: presse@mdc-berlin.de

Barbara Bachtler | Max-Delbrück-Centrum
Weitere Informationen:
http://www.mdc-berlin.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Proteinforschung: Der Computer als Mikroskop
16.01.2017 | Ruhr-Universität Bochum

nachricht Nervenkrankheit ALS: Mehr als nur ein Motor-Problem im Gehirn?
16.01.2017 | Leibniz-Institut für Neurobiologie

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: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Im Focus: Mit Bindfaden und Schere - die Chromosomenverteilung in der Meiose

Was einmal fest verbunden war sollte nicht getrennt werden? Nicht so in der Meiose, der Zellteilung in der Gameten, Spermien und Eizellen entstehen. Am Anfang der Meiose hält der ringförmige Proteinkomplex Kohäsin die Chromosomenstränge, auf denen die Bauanleitung des Körpers gespeichert ist, zusammen wie ein Bindfaden. Damit am Ende jede Eizelle und jedes Spermium nur einen Chromosomensatz erhält, müssen die Bindfäden aufgeschnitten werden. Forscher vom Max-Planck-Institut für Biochemie zeigen in der Bäckerhefe wie ein auch im Menschen vorkommendes Kinase-Enzym das Aufschneiden der Kohäsinringe kontrolliert und mit dem Austritt aus der Meiose und der Gametenbildung koordiniert.

Warum sehen Kinder eigentlich ihren Eltern ähnlich? Die meisten Zellen unseres Körpers sind diploid, d.h. sie besitzen zwei Kopien von jedem Chromosom – eine...

Im Focus: Der Klang des Ozeans

Umfassende Langzeitstudie zur Geräuschkulisse im Südpolarmeer veröffentlicht

Fast drei Jahre lang haben AWI-Wissenschaftler mit Unterwasser-Mikrofonen in das Südpolarmeer hineingehorcht und einen „Chor“ aus Walen und Robben vernommen....

Im Focus: Wie man eine 80t schwere Betonschale aufbläst

An der TU Wien wurde eine Alternative zu teuren und aufwendigen Schalungen für Kuppelbauten entwickelt, die nun in einem Testbauwerk für die ÖBB-Infrastruktur umgesetzt wird.

Die Schalung für Kuppelbauten aus Beton ist normalerweise aufwändig und teuer. Eine mögliche kostengünstige und ressourcenschonende Alternative bietet die an...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

14. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

12.01.2017 | Veranstaltungen

Leipziger Biogas-Fachgespräch lädt zum "Branchengespräch Biogas2020+" nach Nossen

11.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weltweit erste Solarstraße in Frankreich eingeweiht

16.01.2017 | Energie und Elektrotechnik

Proteinforschung: Der Computer als Mikroskop

16.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Vermeintlich junger Stern entpuppt sich als galaktischer Greis

16.01.2017 | Physik Astronomie