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 Titandioxid-Nanopartikel können Darmentzündungen verstärken
19.07.2017 | Universität Zürich

nachricht Künftige Therapie gegen Frühgeburten?
19.07.2017 | Universitätsspital Bern

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: Einblicke unter die Oberfläche des Mars

Die Region erstreckt sich über gut 1000 Kilometer entlang des Äquators des Mars. Sie heißt Medusae Fossae Formation und über ihren Ursprung ist bislang wenig bekannt. Der Geologe Prof. Dr. Angelo Pio Rossi von der Jacobs University hat gemeinsam mit Dr. Roberto Orosei vom Nationalen Italienischen Institut für Astrophysik in Bologna und weiteren Wissenschaftlern einen Teilbereich dieses Gebietes, genannt Lucus Planum, näher unter die Lupe genommen – mithilfe von Radarfernerkundung.

Wie bei einem Röntgenbild dringen die Strahlen einige Kilometer tief in die Oberfläche des Planeten ein und liefern Informationen über die Struktur, die...

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungen

Den Nachhaltigkeitskreis schließen: Lebensmittelschutz durch biobasierte Materialien

21.07.2017 | Veranstaltungen

Operatortheorie im Fokus

20.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einblicke unter die Oberfläche des Mars

21.07.2017 | Geowissenschaften

Wegbereiter für Vitamin A in Reis

21.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungsnachrichten