Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Protein öffnet Kernporen

11.08.2015

Forscher decken einen Prozess in Zellen auf, der an der Entstehung von Gehirnkrankheiten beteiligt ist

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler um Dr. Christian Schachtrup und Dr. Katerina Akassoglou konnten zeigen, dass in spezifischen Zellen des Nervensystems, den Astrozyten, der Transport von Molekülen durch die Kernporen in den Zellkern eine wichtige Rolle in der Entwicklung und Funktion des Gehirns spielt.


Die Kernporen (rot) sind die Eingangspforten zum Zellkern, der die genetische Information (blau) enthält. Das Protein p75NTR (grün) macht diese Kernporen für bestimmte Moleküle durchlässig. Foto: Akassoglou lab, Gladstone Institutes

Mit dem Ergebnis der Studie können die Wissenschaftler besser verstehen, wie Astrozyten auf Verletzungen des Gehirns reagieren und Neurone – die Nervenzellen des Gehirns – beeinflussen. Dies könnte die Grundlage für zukünftige Behandlungsmöglichkeiten von neuronalen Störungen bilden.

Schachtrup ist Gruppenleiter in der Abteilung für Molekulare Embryologie am Institut für Anatomie und Zellbiologie der Universität Freiburg. Akassoglou forscht am Gladstone Institute San Francisco/USA und ist Professorin an der University of California in San Francisco/USA. Das Team hat die Forschungsergebnisse in der Fachzeitschrift „Nature Neuroscience“ veröffentlicht.

Die Forscherinnen und Forscher entdeckten eine Schlüsselfunktion des Proteins p75 Neutrophin Rezeptor (p75NTR) in der Aktivität von Astrozyten – Zellen aus der Gruppe der Gliazellen, die im zentralen Nervensystem des Gehirns und des Rückenmarks vorkommen.

Jede Zelle besitzt einen Kern, den Nukleus, der die genetische Information enthält und damit als Schaltzentrale für die Zelle dient. Um den Zugang zu der genetischen Information zu steuern, ist der Zellkern von einer Hülle umgeben. Die Kernporen dienen als Ein- und Austrittspforten.

Die Forscher fanden nun heraus, dass sich ein kleines Fragment des p75NTR Proteins an bestimmte Proteine, die Nukleoporine, bindet und die Kernporen für spezielle Signalproteine durchlässig macht. Dadurch können Astrozyten auf den Wachstumsfaktor TGF-beta reagieren und damit ihre Funktionen verändern sowie Proteine absondern, die einen schädlichen Einfluss auf die Regeneration und Aktivität der Neuronen haben. „Kernporen sind Pforten. p75NTR öffnet diese und erlaubt den Transport von bestimmten Molekülen in den Nukleus“, erklärt Schachtrup. Durch die geöffneten Kernporen kann das Protein Smad2 in den Nukleus gelangen, wodurch TGF-beta seinen schädigenden Effekt in Astrozyten ausführt.

In Versuchen, in denen die Wissenschaftler p75NTR in Astrozyten eliminierten, blockierten sie den Transport von Smad2 in den Nukleus. In der Folge konnte TGF-beta seine schädigende Wirkung nicht entfalten. Dies verhinderte den so genannten Hydrozephalus, eine Entwicklungsstörung, bei der sich übermäßig viel Flüssigkeit im Gehirn ansammelt, und modulierte Gamma Oszillationen – neuronale Aktivitätsmuster, die im Zusammenhang mit Lern- und Erinnerungsvermögen stehen und sich bei neurologischen Krankheiten verändern. „Über die Rolle der Kernporenkomplexe in Zellen des Gehirns ist bisher wenig bekannt“, sagt Schachtrup. „Vielleicht ermöglicht uns diese Studie den nuklearen Transport selektiv zu unterbinden, um Gehirnverletzungen oder -krankheiten zu behandeln.“

Die Wissenschaftler verwendeten hochauflösende Mikroskopie sowie Elektronen- und Lebendzell-Mikroskopie, um Veränderungen an der nuklearen Pore der Astrozyten in Echtzeit zu beobachten. Der Deutsche Akademische Austauschdienst, die Deutsche Forschungsgemeinschaft, die Europäische Kommission und die National Institutes of Health des US-amerikanischen Ministeriums für Gesundheitspflege und Soziale Dienste haben die Studie gefördert.

Originalpublikation:
Schachtrup et al. „Nuclear pore complex remodeling by p75NTR cleavage controls TGF-β signaling and astrocyte functions,” Nature Neuroscience, June 29, 2015. DOI: 10.1038/nn.4054
http://www.nature.com/neuro/journal/v18/n8/full/nn.4054.html

Kontakt:
Dr. Christian Schachtrup
Institut für Anatomie und Zellbiologie
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203-5101
E-Mail: christian.schachtrup@anat.uni-freiburg.de

Weitere Informationen:

https://www.pr.uni-freiburg.de/pm/2015/pm.2015-08-11.117

Rudolf-Werner Dreier | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Nesseltiere steuern Bakterien fern
21.09.2017 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

nachricht Die Immunabwehr gegen Pilzinfektionen ausrichten
21.09.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

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: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

23. Baltic Sea Forum am 11. und 12. Oktober nimmt Wirtschaftspartner Finnland in den Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

6. Stralsunder IT-Sicherheitskonferenz im Zeichen von Smart Home

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

OLED auf hauchdünnem Edelstahl

21.09.2017 | Messenachrichten

Weniger (Flug-)Lärm dank Mathematik

21.09.2017 | Physik Astronomie

In Zeiten des Klimawandels: Was die Farbe eines Sees über seinen Zustand verrät

21.09.2017 | Geowissenschaften