Wissenschaftler identifizieren Mechanismen, die die Erregungsübertragung im Nervensystem steuern

Störungen des Regenerationsprozesses infolge von Mutationen in wichtigen Eiweißmolekülen wie CALM oder AP180 sind eine mögliche Ursache für die Entstehung neurodegenerativer Erkrankungen wie der Alzheimerkrankheit. Die Ergebnisse wurden in der jüngsten Online-Ausgabe der Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA (PNAS) veröffentlicht.

Erregung wird im Nervensystem übertragen, indem chemische Botenstoffe aus synaptischen Vesikeln freigesetzt werden. Diese nur rund 40 Nanometer großen Membranbläschen – ein Nanometer entspricht einem milliardstel Meter -, sind an Kontaktstellen zwischen Nervenzellen, sogenannten Synapsen, angesiedelt. Um die Erregungsübertragung über längere Zeit aufrechtzuerhalten, müssen diese synaptischen Membranbläschen binnen Sekunden und in der richtigen Zusammensetzung regeneriert werden.

Bislang war unbekannt, wie Synaptobrevin, ein Schlüsselprotein des Freisetzungsprozesses und Zielprotein neurotoxischer Gifte wie Tetanus Toxin oder der Anti-Aging-Substanz Botox, in synaptische Vesikel sortiert wird. Die Wissenschaftler um Professor Haucke und die Doktorandin Seong Joo Koo haben nun mit AP180 und CALM zwei Proteine entdeckt, die ein molekulares Adressetikett in Synaptobrevin erkennen und so dessen Sortierung in synaptische Vesikel steuern. Mithilfe von Kernresonanzspektroskopie und biochemischer Verfahren konnten die Forscher die molekularen Details dieses Erkennungsprozesses entschlüsseln und durch optische Verfahren in lebenden Nervenzellen studieren.

„Unsere Ergebnisse erlauben uns grundlegende Antworten auf die Frage, wie Nervenzellen in der Lage sind, über lange Zeiträume hochfrequente Signale auszusenden, ohne zu ermüden“, erläutert Volker Haucke. „Außerdem könnten sie neue Therapiewege zur Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen eröffnen.“ Humane Mutationen in dem Protein CALM, das an der Sortierung von Synaptobrevin in synaptische Vesikel beteiligt ist, werden mit der Entstehung von Krankheiten wie Morbus Alzheimer in Verbindung gebracht.

Kontakt:
Prof. Dr. Volker Haucke, Institut für Chemie und Biochemie der Freien Universität Berlin, Telefon: 030/ 838-56922, E-Mail: volker.haucke@fu-berlin.de