Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Proteinmolekül beeinflusst Signalübertragung im Gehirn

26.06.2003


Biologen der RUB haben gemeinsam mit Forschern aus Göttingen und den USA den "Organisator" der Schaltstellen im Gehirn (Synapsen) gefunden: bestimmte Proteinmoleküle, so genannte Neurexine, die sich an den Synapsen befinden.


Nervenzelle



Sie beeinflussen die Aktivität von Kalziumkanälen in der Zellmembran, die wiederum für die Signalweiterleitung entscheidend sind. Über die Ergebnisse ihrer Studie berichten die Wissenschaftler in NATURE 423 vom 26.6.2003.



Alle Lern- und Gedächtnisleistungen unseres Gehirns basieren auf dem Informationsfluss zwischen den Nervenzellen über Synapsen, die Schaltstellen im Gehirn. Dieser Informationsfluss muss effizient organisiert sein. Als Organisator haben Gunnar Kattenstroth und Kurt Gottmann (Lehrstuhl für Zellphysiologie, Fakultät für Biologie der RUB) gemeinsam mit Göttinger und Amerikanischen Forschern Proteinmoleküle ausgemacht: die sog. Neurexine. Sie befinden sich an den Synapsen und beeinflussen die Aktivität von Kalziumkanälen in der Zellmembran, die wiederum für die Signalweiterleitung entscheidend sind. Bisher hatte man vermutet, dass Neurexine nur strukturelle Aufgaben übernehmen. Über die Ergebnisse der Studie berichtet das Wissenschaftsmagazin NATURE in seiner Ausgabe vom 26. Juni 2003.

Nervenzellen übertragen Informationen

Das menschliche Gehirn enthält etwa 1010 Nervenzellen (Neurone), von denen jede einzelne an ca. 1.000 Kontaktstellen mit anderen verknüpft ist. Sie leiten Signale an ihren langen Fortsätzen, den Axonen, in Form von elektrischen Spannungsveränderungen weiter. An den Kontaktstellen zwischen zwei Nervenzellen - den Synapsen - ist die elektrische Weiterleitung unterbrochen. Die Membranen benachbarter Neuronen trennt ein sehr schmaler Spalt. Jede Nervenzelle bildet eine Vielzahl synaptischer Kontakte mit ihren unterschiedlichen Partnerzellen. Damit die Informationsübertragung zwischen den Nervenzellen Sinn ergibt, müssen die Eigenschaften der Synapsen den nachgeschalteten Nervenzellen angepasst werden. Dem Mechanismus dieser Regulation sind die Forscher nun auf die Spur gekommen.

Sind die Neurexine defekt, bleiben die Signale auf der Strecke

Sie untersuchten Mäuse, deren Neurexine - eine bestimmte Klasse von Zelladhäsionsmolekülen - defekt waren. Zelladhäsionsmoleküle sind Proteine in der Zellmembran, denen bisher hauptsächlich strukturelle Aufgaben zugeschrieben wurden. Neurexine werden in die synaptische Membran der vorgeschalteten Zelle eingelagert, wo sie mit anderen Proteinen wechselwirken und zudem Proteine in der Membran der nachgeschalteten Zelle erkennen können. Das Forscherteam beobachtete, dass bei Mäusen mit defekten Neurexinen die Struktur von Synapsen relativ normal, die Übertragung von Nervenimpulsen jedoch massiv gestört war. "Einen so deutlichen Einfluss von neuronalen Zelloberflächenmolekülen auf die Funktion der Synapse konnten wir hier erstmalig beobachten", so Dr. Kattenstroth. "Die nächste Frage war: Wie beeinflussen Neurexine die Signalübertragung zwischen den Neuronen?"

Angriffspunkt der Neurexine: Die Aktivität der Kalziumkanäle

Bei der Informationsübertragung an Synapsen spielen Kalziumkanäle eine entscheidende Rolle: Die Spannungsveränderung in der präsynaptischen Membran führt nach gegenwärtiger Vorstellung zur Öffnung von Kanälen in dieser Membran, die nur für Kalziumionen durchlässig sind. Der nachfolgende Anstieg der Kalziumkonzentration in der Zelle löst dann einen Prozess aus, der zur Signalübertragung an die nachgeschaltete Zelle führt. Durch verschiedene Untersuchungen konnten die Wissenschaftler den Angriffspunkt der Neurexine in den Mechanismus der Signalübertragung so weit einengen, bis schließlich feststand: Neurexine sind an der Synapse lokalisiert, beeinflussen die Aktivität der Kalziumkanäle und damit letztlich die Effizienz der neuronalen Informationsübertragung. Die untersuchte Klasse von Zelladhäsionsproteinen bildet somit eine molekulare Schnittstelle, an der die Eigenschaften der neuronalen Signalübertragung entscheidend angepasst werden können. "Diese Arbeit aus dem Bereich der biomedizinischen Grundlagenforschung hilft, die Zusammenhänge von Struktur und Funktion neuronaler Verknüpfungen zu verstehen", so Dr. Kattenstroth.

Weitere Informationen:

Dr. Gunnar Kattenstroth, PD Dr. Kurt Gottmann
Lehrstuhl für Zellphysiologie (Prof. Dr. Dr. Dr. Hanns Hatt)
Fakultät für Biologie der Ruhr-Universität Bochum
ND 4/175, 44780 Bochum
Tel. 0234/32-26793/-26756
Fax: 0234/32-14129
E-Mail: gunnar.kattenstroth@ruhr-uni-bochum.de
kurt.gottmann@ruhr-uni-bochum.de

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.ruhr-uni-bochum.de

Weitere Berichte zu: Membran Nervenzelle Neurexine Proteinmolekül Signalübertragung Synapse Zelle

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Studien Analysen:

nachricht Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave
02.12.2016 | Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik FIT

nachricht Europaweite Studie zu Antibiotikaresistenzen in Krankenhäusern
18.11.2016 | Deutsches Zentrum für Infektionsforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Studien Analysen >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie