Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ionenkanal-Superkomplexe - neue Proteinmaschinen der Neurobiologie

27.11.2006
Freiburger Wissenschaftler klären die rätselhafte Verbindung von Kalzium- und Kaliumkanälen in Nervenzellen auf

Forscher der Universität Freiburg berichten in der führenden Wissenschaftszeitschrift Science (Band 314, Seiten 615-620) über die Entdeckung eines molekularen "Superkomplexes" aus einem Kalzium- und einem Kaliumkanal, mit dessen Hilfe Nervenzellen des Gehirns ihre elektrische Aktivität und die Freisetzung von Hormonen steuern. Diese Entdeckung entschlüsselt eines der ältesten Rätsel der Neurobiologie, wie nämlich Kaliumkanäle über Kalziumionen gesteuert werden können, ohne dass sich die Nervenzellen dabei selbst schädigen. Die Bedeutung dieser Arbeit wurde von der Wissenschaftszeitschrift durch die Veröffentlichung als Science Research Article besonders hervorgehoben.

In die Plasmamembran aller Zellen sind Ionenkanäle eingebaut, integrale Membranproteine, durch die Ionen (Natrium, Kalium, Kalzium oder Chlorid) die Zellmembran durchqueren können. Dieser Ionenfluss ist die Grundlage für eine Vielzahl physiologischer Prozesse wie Erregungsausbildung und -fortleitung in Herz- und Nervenzellen, die Kontraktion der Muskulatur oder die Freisetzung von Transmittern und Hormonen.

In Nervenzellen des Gehirns sind kalziumaktivierte Kaliumkanäle mit großer Leitfähigkeit, die so genannten BKCa Kanäle, von großer Bedeutung. Sie schützen die Neurone vor Übererregung und sorgen für eine geregelte Freisetzung von Hormonen und Botenstoffen, indem sie die elektrische Spannung über der Zellmembran auf einen lokalen Kalziumeinstrom hin erniedrigen. Für die Aktivierung der Kaliumkanäle sind jedoch so hohe Konzentrationen von Kalziumionen notwendig, wie sie nur sehr lokal und zeitlich begrenzt auftreten dürfen, da andernfalls die Zelle massiv geschädigt würde bis hin zum Zelltod.

Der Forschergruppe um Prof. Dr. Bernd Fakler am Physiologischen Institut der Universität Freiburg ist es nun, unter Anwendung neuer proteinbiochemischer Methoden, gelungen, das Rätsel der BKCa Kanalaktivierung aufzulösen:

Diese Kaliumkanäle sind über ihre ?-Untereinheit direkt mit spannungsgesteuerten Kalziumkanälen verbunden und bilden einen so genannte. Kanal-Superkomplex. Innerhalb dieses Komplexes liefert der Kalziumkanal Kalziumionen in einer Menge, die für eine zuverlässige und zeitlich hochpräzise Aktivierung des Kaliumkanals sorgt, ohne dass dabei andere kalziumabhängige Reaktionsketten der Zelle aktiviert werden. Durch Nachbau in Eizellen des Krallenforsches Xenopus laevis konnten die Wissenschaftler zeigen, dass der beschriebene Ionenkanal-Superkomplex eine eigenständige und vollständig funktionsfähige Proteinmaschine darstellt, die einen lokalen Kalziumeinstrom in eine Hyperpolarisation der Zellmembran übersetzt.

Darüber hinaus konnten die Wissenschaftler mit ihrer Arbeit zeigen, dass sich auch große Proteinkomplexe in intakter Form aus der Plasmamembran der Zelle herauslösen und ihre Komponenten dann mithilfe neuer Hochleistungs-massenspektrometer identifizieren lassen. Diese neu entwickelten Technologien ermöglichen nun die Analyse weiterer Proteinsuperkomplexe aus der Plasmamembran vieler Zelltypen und könnten zu Erkenntnissen führen, die sich zur Entwicklung neuer Medikamente nutzen lassen.

Kontakt:
Prof. Dr. Bernd Fakler
Institut für Physiologie
Hermann-Herder-Str. 7
79104 Freiburg
Tel: 0761 / 203 5175
E-Mail: bernd.fakler@physiologie.uni-freiburg.de

Rudolf-Werner Dreier | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-freiburg.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Wachablösung im Immunsystem: wie Dendritische Zellen ihre Bewaffnung an Mastzellen übergeben
16.11.2017 | Universitätsklinikum Magdeburg

nachricht Wie Lungenkrebs zur Entstehung von Lungenhochdruck führt
16.11.2017 | Justus-Liebig-Universität Gießen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Metamaterial mit Dreheffekt

Mit 3D-Druckern für den Mikrobereich ist es Forschern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) gelungen ein Metamaterial aus würfelförmigen Bausteinen zu schaffen, das auf Druckkräfte mit einer Rotation antwortet. Üblicherweise gelingt dies nur mit Hilfe einer Übersetzung wie zum Beispiel einer Kurbelwelle. Das ausgeklügelte Design aus Streben und Ringstrukturen, sowie die zu Grunde liegende Mathematik stellen die Wissenschaftler in der aktuellen Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift Science vor.

„Übt man Kraft von oben auf einen Materialblock aus, dann deformiert sich dieser in unterschiedlicher Weise. Er kann sich ausbuchten, zusammenstauchen oder...

Im Focus: Proton-Rekord: Magnetisches Moment mit höchster Genauigkeit gemessen

Hochpräzise Messung des g-Faktors elf Mal genauer als bisher – Ergebnisse zeigen große Übereinstimmung zwischen Protonen und Antiprotonen

Das magnetische Moment eines einzelnen Protons ist unvorstellbar klein, aber es kann dennoch gemessen werden. Vor über zehn Jahren wurde für diese Messung der...

Im Focus: New proton record: Researchers measure magnetic moment with greatest possible precision

High-precision measurement of the g-factor eleven times more precise than before / Results indicate a strong similarity between protons and antiprotons

The magnetic moment of an individual proton is inconceivably small, but can still be quantified. The basis for undertaking this measurement was laid over ten...

Im Focus: Reibungswärme treibt hydrothermale Aktivität auf Enceladus an

Computersimulation zeigt, wie der Eismond Wasser in einem porösen Gesteinskern aufheizt

Wärme aus der Reibung von Gestein, ausgelöst durch starke Gezeitenkräfte, könnte der „Motor“ für die hydrothermale Aktivität auf dem Saturnmond Enceladus sein....

Im Focus: Frictional Heat Powers Hydrothermal Activity on Enceladus

Computer simulation shows how the icy moon heats water in a porous rock core

Heat from the friction of rocks caused by tidal forces could be the “engine” for the hydrothermal activity on Saturn's moon Enceladus. This presupposes that...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Mathematiker-Jahrestagung DMV + GDM: 5. bis 9. März 2018 an Uni Paderborn - Über 1.000 Teilnehmer

24.11.2017 | Veranstaltungen

Forschungsschwerpunkt „Smarte Systeme für Mensch und Maschine“ gegründet

24.11.2017 | Veranstaltungen

Schonender Hüftgelenkersatz bei jungen Patienten - Schlüssellochchirurgie und weniger Abrieb

24.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Mathematiker-Jahrestagung DMV + GDM: 5. bis 9. März 2018 an Uni Paderborn - Über 1.000 Teilnehmer

24.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Maschinen über die eigene Handfläche steuern: Nachwuchspreis für Medieninformatik-Student

24.11.2017 | Förderungen Preise

Treibjagd in der Petrischale

24.11.2017 | Biowissenschaften Chemie