Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

"Recycling-Störung" schadet dem Hirn

23.04.2010
Signalübertragung im Körper: synaptische Vesikel werden wiederverwertet

Das menschliche Gehirn besteht aus Milliarden Nervenzellen (Neuronen), die durch hunderte Billionen Synapsen miteinander in Kontakt stehen. An den Synapsen werden Signale von Zelle zu Zelle weitergegeben. Dafür sind winzige Bläschen im Zellinnern, die synaptischen Vesikel, unverzichtbar.

Doch diese Vesikel sind knapp - und müssen wiederverwertet werden, um die Signalübertragung reibungslos in Gang zu halten. Eine Forschungsgruppe um Professor Dr. Jürgen Klingauf, Direktor des Instituts für Medizinische Physik und Biophysik der Universität Münster und Leiter einer Arbeitsgruppe am münsterschen Center for Nanotechnology (CeNTech), konnte nun die Beteiligung sogenannter Früher Endosomen am "Recycling" im Gehirn mittels hochauflösender Mikro- und Nanoskopie belegen.

In einer Studie wiesen die Wissenschaftler gemeinsam mit einer Göttinger Gruppe nach, dass die Deaktivierung eines einzigen Proteins bei Mäusen zu schlechterer Koordination von Bewegungen und zu einem schwer gestörten räumlichen Langzeit-Erinnerungsvermögen führt. Die Bedeutung der Endosomen beim Vesikelrecycling wird in der Wissenschaft bereits seit 30 Jahren angenommen, konnte bisher jedoch nicht zweifelsfrei bestätigt werden. Die Studie der Klingauf-Gruppe wurde nun im "EMBO Journal", einer Fachzeitschrift der European Molecular Biology Organisation, veröffentlicht.

Damit Neuronen untereinander und mit anderen Zellen - vor allem Muskelzellen - kommunizieren können, müssen elektrische Signale in chemische Signale umgewandelt werden. Synaptische Vesikel werden im Innern einer Zelle freigesetzt, verschmelzen mit der Zellmembran und setzen dabei chemische Botenstoffe, die Neurotransmitter, frei. Diese Neurotransmitter überwinden den synaptischen Spalt zwischen beiden beteiligten Zellen und lösen an der Außenmembran der nachgeschalteten Zelle wiederum ein elektrisches Signal aus. Dieser Prozess geschieht im gesamten Körper. Anschließend werden die Vesikel wiederverwertet - und zwar sowohl ihre Außenmembranen als auch die enthaltenen Proteine. Wie das genau geschieht, wird seit Jahrzehnten diskutiert. Besonders die Beteiligung der Frühen Endosomen beim Recycling synaptischer Vesikel im Gehirn war bisher umstritten.

Die Wissenschaftler aus Münster und Göttingen schalteten bei Mäusen ein einziges Protein, die gehirnspezifischen sigma-1B-Untereinheit des Adapterprotein-Komplexes AP-1, aus. AP-1 spielt eine Schlüsselrolle bei der Abschnürung von Vesikeln aus Frühen Endosomen und könnte daher auch für die Bereitstellung synaptischer Vesikel wichtig sein. Die Deaktivierung der sigma-1B-Untereinheit führt tatsächlich zu Defekten im Recycling synaptischer Vesikel, was die Beteiligung der Frühen Endosomen nachweist. Dadurch stehen insgesamt weniger synaptische Vesikel für die Signalweiterleitung zur Verfügung - die betroffenen Tiere können ihre Bewegungen schlechter koordinieren und weisen ein schwer gestörtes räumliches Langzeit-Erinnerungsvermögen auf.

Menschen, die an einer bestimmten mit dem X-Chromosom verknüpften Krankheit leiden, zeigen ähnliche Symptome: Sie sind geistig stark behindert, lernen erst mit vier bis sechs Jahren laufen, entwickeln keine verständliche Sprachfähigkeit und benötigen lebenslang umfassende Pflege. Die Forschung könnte entscheidend zum Verständnis dieser Krankheit beitragen - die Ursache für den Defekt wird am sigma-1B-Locus vermutet, also dem Ort auf dem X-Chromosom, wo die Informationen für die Synthese des Gens gespeichert sind.

Literatur: Glyvuk N et al. (2010): AP-1/?1B-adaptin mediates endosomal synaptic vesicle recycling, learning and memory. EMBO Journal 29, 1318 - 1330; doi:10.1038/emboj.2010.15

Dr. Christina Heimken | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenster.de/
http://www.nature.com/emboj/journal/vaop/ncurrent/full/emboj201015a.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens
23.01.2017 | Verband Biologie, Biowissenschaften und Biomedizin in Deutschland e.V.

nachricht Ionen gegen Herzrhythmusstörungen – Nicht-invasive Alternative zu Katheter-Eingriff
20.01.2017 | GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH

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: Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

An Bord einer Höhenforschungsrakete wurde erstmals im Weltraum eine Wolke ultrakalter Atome erzeugt. Damit gelang der MAIUS-Mission der Nachweis, dass quantenoptische Sensoren auch in rauen Umgebungen wie dem Weltraum eingesetzt werden können – eine Voraussetzung, um fundamentale Fragen der Wissenschaft beantworten zu können und ein Innovationstreiber für alltägliche Anwendungen.

Gemäß dem Einstein’schen Äquivalenzprinzip werden alle Körper, unabhängig von ihren sonstigen Eigenschaften, gleich stark durch die Gravitationskraft...

Im Focus: Quantum optical sensor for the first time tested in space – with a laser system from Berlin

For the first time ever, a cloud of ultra-cold atoms has been successfully created in space on board of a sounding rocket. The MAIUS mission demonstrates that quantum optical sensors can be operated even in harsh environments like space – a prerequi-site for finding answers to the most challenging questions of fundamental physics and an important innovation driver for everyday applications.

According to Albert Einstein's Equivalence Principle, all bodies are accelerated at the same rate by the Earth's gravity, regardless of their properties. This...

Im Focus: Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens

Am 24. Januar 1917 stach Heinrich Klebahn mit einer Nadel in den verfärbten Belag eines gesalzenen Seefischs, übertrug ihn auf festen Nährboden – und entdeckte einige Wochen später rote Kolonien eines "Salzbakteriums". Heute heißt es Halobacterium salinarum und ist genau 100 Jahre später Mikrobe des Jahres 2017, gekürt von der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM). Halobacterium salinarum zählt zu den Archaeen, dem Reich von Mikroben, die zwar Bakterien ähneln, aber tatsächlich enger verwandt mit Pflanzen und Tieren sind.

Rot und salzig
Archaeen sind häufig an außergewöhnliche Lebensräume angepasst, beispielsweise heiße Quellen, extrem saure Gewässer oder – wie H. salinarum – an...

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Hybride Eisschutzsysteme – Lösungen für eine sichere und nachhaltige Luftfahrt

23.01.2017 | Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

23.01.2017 | Physik Astronomie

Vom Feld in die Schule: Aktuelle Forschung zu moderner Landwirtschaft für den Unterricht

23.01.2017 | Bildung Wissenschaft

Hybride Eisschutzsysteme – Lösungen für eine sichere und nachhaltige Luftfahrt

23.01.2017 | Veranstaltungsnachrichten