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 Optische Kontrolle von Herzfrequenz oder Insulinsekretion durch lichtschaltbaren Wirkstoff
17.07.2018 | Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf

nachricht Künstliche neuronale Netze helfen, das Gehirn zu kartieren
17.07.2018 | Max-Planck-Institut für Neurobiologie

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: Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie

Forscher am KIT entwickeln Fenstereinheiten mit Diamantscheiben für Fusionsreaktoren – Neue Scheibe mit Rekorddurchmesser von 180 Millimetern

Klimafreundliche und fast unbegrenzte Energie aus dem Fusionskraftwerk – für dieses Ziel kooperieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit. Bislang...

Im Focus: Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

Quantenphysiker/innen der ÖAW entwickelten eine neuartige Methode für den Nachweis von hochdimensional verschränkten Quantensystemen. Diese ermöglicht mehr Effizienz, Sicherheit und eine weitaus geringere Fehleranfälligkeit gegenüber bisher gängigen Mess-Methoden, wie die Forscher/innen nun im Fachmagazin „Nature Physics“ berichten.

Die Vision einer vollständig abhörsicheren Übertragung von Information rückt dank der Verschränkung von Quantenteilchen immer mehr in Reichweite. Wird eine...

Im Focus: Was passiert, wenn wir das Atomgitter eines Magneten plötzlich aufheizen?

„Wir haben jetzt ein klares Bild davon, wie das heiße Atomgitter und die kalten magnetischen Spins eines ferrimagnetischen Nichtleiters miteinander ins Gleichgewicht gelangen“, sagt Ilie Radu, Wissenschaftler am Max-Born-Institut in Berlin. Das internationale Forscherteam fand heraus, dass eine Energieübertragung sehr schnell stattfindet und zu einem neuartigen Zustand der Materie führt, in dem die Spins zwar heiß sind, aber noch nicht ihr gesamtes magnetisches Moment verringert haben. Dieser „Spinüberdruck“ wird durch wesentlich langsamere Prozesse abgebaut, die eine Abgabe von Drehimpuls an das Gitter ermöglichen. Die Forschungsergebnisse sind jetzt in "Science Advances" erschienen.

Magnete faszinieren die Menschheit bereits seit mehreren tausend Jahren und sind im Zeitalter der digitalen Datenspeicherung von großer praktischer Bedeutung....

Im Focus: Erste Beweise für Quelle extragalaktischer Teilchen

Zum ersten Mal ist es gelungen, die kosmische Herkunft höchstenergetischer Neutrinos zu bestimmen. Eine Forschungsgruppe um IceCube-Wissenschaftlerin Elisa Resconi, Sprecherin des Sonderforschungsbereichs SFB1258 an der Technischen Universität München (TUM), liefert ein wichtiges Indiz in der Beweiskette, dass die vom Neutrino-Teleskop IceCube am Südpol detektierten Teilchen mit hoher Wahrscheinlichkeit von einer Galaxie in vier Milliarden Lichtjahren Entfernung stammen.

Um andere Ursprünge mit Gewissheit auszuschließen, untersuchte das Team um die Neutrino-Physikerin Elisa Resconi von der TU München und den Astronom und...

Im Focus: First evidence on the source of extragalactic particles

For the first time ever, scientists have determined the cosmic origin of highest-energy neutrinos. A research group led by IceCube scientist Elisa Resconi, spokesperson of the Collaborative Research Center SFB1258 at the Technical University of Munich (TUM), provides an important piece of evidence that the particles detected by the IceCube neutrino telescope at the South Pole originate from a galaxy four billion light-years away from Earth.

To rule out other origins with certainty, the team led by neutrino physicist Elisa Resconi from the Technical University of Munich and multi-wavelength...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Wie geht es unserer Ostsee? Ein aktueller Zustandsbericht

17.07.2018 | Veranstaltungen

Interdisziplinäre Konferenz: Diabetesforscher und Bioingenieure diskutieren Forschungskonzepte

13.07.2018 | Veranstaltungen

Conference on Laser Polishing – LaP: Feintuning für Oberflächen

12.07.2018 | Veranstaltungen

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

Optische Kontrolle von Herzfrequenz oder Insulinsekretion durch lichtschaltbaren Wirkstoff

17.07.2018 | Biowissenschaften Chemie

Umweltressourcen nachhaltig nutzen

17.07.2018 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Textilien 4.0: Smarte Kleidung und Wearables als Innovation

17.07.2018 | Innovative Produkte

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