Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Molekulare „Gangschaltung“ für Nervensignale

06.02.2017

Nervenzellen kommunizieren über Botenstoffe, die in kleinen Bläschen (Vesikeln) portionsweise verpackt sind. Sie schütten dazu den Inhalt dieser Vesikel in den synaptischen Spalt aus, der sie vom Nachbarn trennt. Jetzt haben Forscher der Goethe Universität beim Fadenwurm entdeckt, dass die Vesikel auch unterschiedlich gefüllt sein können. Gesteuert wird die Füllmenge über den Signalstoff cAMP.

Wird ein Neuron elektrisch angeregt, verschmelzen die Vesikel mit der Zellmembran und entlassen die Botenstoffe aus dem Inneren des Neurons in den synaptischen Spalt. Je nach Stärke des Signals kann die Nervenzelle mehr oder weniger Vesikel pro Zeit ausschütten. Das ist einem molekularen Gaspedal des Neurons vergleichbar.


Dünnschnitt durch die Synapse eines Motorneurons des Fadenwurms Caenorhabditis elegans. Die synaptischen Vesikel (grün, rot) sind von der neuronalen Hüllmembran (orange) umgeben. Rote Vesikel sind fusionsfähig. Die blau markierten Vesikel enthalten Neuropeptide, mit denen die Zelle die Füllung der roten und grünen Vesikel kontrolliert.

Copyright: Szi-chieh Yu und Wagner Steuer Costa, Goethe Universität.

„Was wir jetzt entdeckt haben, entspricht dagegen einer Gangschaltung: So wie man bei gleichem Gas in einem höheren Gang eine höhere Geschwindigkeit erreichen kann, löst die Nervenzelle eine stärkere neuronale Aktivität aus, indem sie die Vesikel bei gleichbleibender Anzahl mit mehr Botenstoffen füllt“, erklärt Prof. Alexander Gottschalk vom Buchmann Institut für molekulare Lebenswissenschaften der Goethe Universität.

Wie die Forschergruppe in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „Current Biology“ berichtet, führt der intrazelluläre Signalstoff cyclo-AMP (cAMP) innerhalb der Nervenzellen zur Aktivierung der Neurotransmission. Sie fanden dies heraus, indem sie den Signalstoff durch optogenetische Methoden in den Motorneuronen des Fadenwurms Caenorhabditis elegans vermehrt erzeugten.

Dazu schleusten sie ein lichtaktiviertes Enzym, das cAMP bilden kann, spezifisch in die für Bewegung zuständigen Motorneurone des Wurms ein. Wurden die Tiere mit Licht einer bestimmten Frequenz bestrahlt, entstand mehr cAMP und die Fadenwürmer bewegten sich schneller.

Durch Elektrophysiologie konnten die Forscher nachweisen, dass cAMP die Verschmelzung von synaptischen Vesikeln mit der Membran der Nervenzelle anregt. Gleichzeitig nahm aber auch die Füllung der synaptischen Vesikel mit dem Transmitter Acetylcholin zu. Dies war mit einer elektronenmikroskopisch messbaren Vergrößerung der Vesikel verbunden. Die akute „Extrafüllung“ der Vesikel innerhalb weniger Sekunden wird durch weitere Botenstoffe, sogenannte Neuropeptide ausgelöst. Die optogenetisch stimulierten Neuronen schütten sie aus, um einen Gang höher zu schalten.

Die Forscher vermuten, dass dieser neue Mechanismus zur Kontrolle von Neurotransmission über Neuropeptide nicht nur im Bewegungsnervensystem von Fadenwürmern vorkommt, sondern auch bei Wirbeltieren oder sogar beim Menschen. Denn Neuropeptide werden auch in den Motorneuronen höherer Tiere gefunden - ihre Funktion ist bislang jedoch nur ungenügend bis gar nicht verstanden. Die Arbeitsgruppe von Alexander Gottschalk will nun untersuchen, ob der Mechanismus auch in Wirbeltieren wie Zebrafischen zum Tragen kommt.

Publikation: Wagner Steuer Costa, Szi-chieh Yu, Jana F. Liewald, Alexander Gottschalk: Fast cAMP Modulation of Neurotransmission via Neuropeptide Signals and Vesicle Loading, in: Current Biology, 2. Februar 2017, online; http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2016.12.055).

Informationen: Prof. Alexander Gottschalk, Molekulare Zellbiologie und neuronale Biochemie, Buchmann Institut für Molekulare Lebenswissenschaften (BMLS), Campus Riedberg, Campus Riedberg, Tel.: (069) 798-42518; a.gottschalk@em.uni-frankfurt.de.

Aktuelle Nachrichten aus Wissenschaft, Lehre und Gesellschaft in GOETHE-UNI online (www.aktuelles.uni-frankfurt.de)

Die Goethe-Universität ist eine forschungsstarke Hochschule in der europäischen Finanzmetropole Frankfurt. 1914 mit privaten Mitteln überwiegend jüdischer Stifter gegründet, hat sie seitdem Pionierleistungen erbracht auf den Feldern der Sozial-, Gesellschafts- und Wirtschaftswissenschaften, Medizin, Quantenphysik, Hirnforschung und Arbeitsrecht. Am 1. Januar 2008 gewann sie mit der Rückkehr zu ihren historischen Wurzeln als Stiftungsuniversität ein hohes Maß an Selbstverantwortung. Heute ist sie eine der zehn drittmittelstärksten und drei größten Universitäten Deutschlands mit drei Exzellenzclustern in Medizin, Lebenswissenschaften sowie Geistes- und Sozialwissenschaften. Zusammen mit der Technischen Universität Darmstadt und der Universität Mainz ist sie Partner der länderübergreifenden strategischen Universitätsallianz Rhein-Main.

Internet: www.uni-frankfurt.de

Herausgeberin: Die Präsidentin der Goethe-Universität Redaktion: Dr. Anne Hardy, Referentin für Wissenschaftskommunikation, Abteilung PR & Kommunikation, Theodor-W.-Adorno-Platz 1, 60323 Frankfurt am Main, Tel: (069) 798-13035, Fax: (069) 798-763 12531, kaltenborn@pvw.uni-frankfurt.de

Dr. Anne Hardy | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Gut vorbereitet ist halb verdaut
16.11.2018 | Max-Planck-Institut für Stoffwechselforschung

nachricht Übergangsmetallkomplexe: Gemischt geht's besser
16.11.2018 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie 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: Eine kalte Supererde in unserer Nachbarschaft

Der sechs Lichtjahre entfernte Barnards Stern beherbergt einen Exoplaneten

Einer internationalen Gruppe von Astronomen unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Astronomie in Heidelberg ist es gelungen, beim nur sechs Lichtjahre...

Im Focus: Mit Gold Krankheiten aufspüren

Röntgenfluoreszenz könnte neue Diagnosemöglichkeiten in der Medizin eröffnen

Ein Präzisions-Röntgenverfahren soll Krebs früher erkennen sowie die Entwicklung und Kontrolle von Medikamenten verbessern können. Wie ein Forschungsteam unter...

Im Focus: Ein Chip mit echten Blutgefäßen

An der TU Wien wurden Bio-Chips entwickelt, in denen man Gewebe herstellen und untersuchen kann. Die Stoffzufuhr lässt sich dabei sehr präzise dosieren.

Menschliche Zellen in der Petrischale zu vermehren, ist heute keine große Herausforderung mehr. Künstliches Gewebe herzustellen, durchzogen von feinen...

Im Focus: A Chip with Blood Vessels

Biochips have been developed at TU Wien (Vienna), on which tissue can be produced and examined. This allows supplying the tissue with different substances in a very controlled way.

Cultivating human cells in the Petri dish is not a big challenge today. Producing artificial tissue, however, permeated by fine blood vessels, is a much more...

Im Focus: Optimierung von Legierungswerkstoffen: Diffusionsvorgänge in Nanoteilchen entschlüsselt

Ein Forschungsteam der TU Graz entdeckt atomar ablaufende Prozesse, die neue Ansätze zur Verbesserung von Materialeigenschaften liefern.

Aluminiumlegierungen verfügen über einzigartige Materialeigenschaften und sind unverzichtbare Werkstoffe im Flugzeugbau sowie in der Weltraumtechnik.

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Kalikokrebse: Erste Fachtagung zu hochinvasiver Tierart

16.11.2018 | Veranstaltungen

Können Roboter im Alter Spaß machen?

14.11.2018 | Veranstaltungen

Tagung informiert über künstliche Intelligenz

13.11.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Gut vorbereitet ist halb verdaut

16.11.2018 | Biowissenschaften Chemie

Kalikokrebse: Erste Fachtagung zu hochinvasiver Tierart

16.11.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Emulsionen masschneidern

15.11.2018 | Materialwissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics