Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Optische Schalter - Erhellende Impulse im Nervensystem

04.03.2013
Einem deutsch-amerikanischen Team ist es gelungen, Rezeptoren von Nervenzellen für Lichtreize empfänglich zu machen. Dies ermöglicht ganz neue Einblicke in die Funktionsweise von Gedächtnis und Lernen, aber auch in die Entstehung von Krankheiten.

Wenn Nervenzellen miteinander kommunizieren, sind sogenannte Neurorezeptoren entscheidend an der Signalübertragung beteiligt. Sie sind als Transmembranproteine in die Wand der Nervenzellen eingebaut und reichen durch sie hindurch. Die häufigsten Rezeptoren sind die G-Protein-gekoppelten Rezeptoren (GPCRs), zu denen auch bestimmte Glutamatrezeptoren gehören.

Sogenannte metabotrope Glutamatrezeptoren (mGluR) sind an der Regulation der Erregbarkeit der Nervenzelle sowie an der Freisetzung neuronaler Transmitter beteiligt. Außerdem spielen sie eine wichtige Rolle für die synaptische Plastizität, das heißt, sie steuern die Stärke, mit der Reize an der Synapse übertragen werden.

Der Informationsfluss zwischen Nervenzellen hängt entscheidend von der Stärke der Signalübertragung ab. Ohne synaptische Plastizität wären das Lernen und Abspeichern neuer Eindrücke nicht möglich. Das Verständnis der neuronalen Mechanismen ist daher von großem Interesse. Dirk Trauner, Professor für Chemische Biologie und Genetik an der LMU, gelang es nun in Zusammenarbeit mit Professor Ehud Isacoff (University of California, Berkeley) mGluRs durch Licht steuerbar zu machen und sie so gezielt einsetzen zu können.

Trauner ist Spezialist dafür, Moleküle mit einem chemischen Schalter zu versehen, der auf Licht reagiert. Erst kürzlich gelang es ihm etwa, Transmembranproteine lichtabhängig steuerbar zu machen, die normalerweise auf den Botenstoff Acetylcholin reagieren. Nun konnte er in Zusammenarbeit mit amerikanischen Kollegen seine Methode zur Photosensibilisierung von Rezeptoren auf mGluRs ausdehnen. „Licht ist sehr genau kontrollierbar. Mit unserem Konstrukt können wir die Zellen daher mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung spezifisch ansprechen. Zudem ist die Reaktion reversibel“, erläutert Trauner die Vorteile der Methode.
Schaltbar im Millisekundentakt

Anders als das Netzhaut-Pigment Rhodopsin, das ebenfalls zu den GPCR gehört und als einziges dieser Proteine von Natur aus lichtempfindlich ist, benötigt Trauners optischer Schalter zur Aktivierung keine konstante Beleuchtung und kann innerhalb von Millisekunden ein- und ausgeschaltet werden. „Dies bietet uns einzigartige Möglichkeiten, die spezifischen Funktionen jedes einzelnen Rezeptors aufzuklären“, sagt Trauner. Dies ist besonders wichtig, weil verschiedene mGluRs an dasselbe Protein binden können, aber unterschiedliche Effekte hervorrufen.

Seine Funktionstüchtigkeit zeigte der neue optische Schalter sowohl in Hirngewebe der Maus als auch in lebenden Zebrafischen, wo die Wissenschaftler mithilfe der optischen Schalter zeigen konnten, dass mGluRs an der Schreckreaktion beteiligt sind: Die lichtinduzierte Aktivierung von mGluR setzte die Reizschwelle der Fische herab. Auch für zukünftige therapeutische Anwendungen sind die Ergebnisse der Wissenschaftler interessant, denn viele GPCR sind Ziele von Neurotransmittern, die mit Erkrankungen des zentralen Nervensystems in Zusammenhang stehen.
So könnte auch mGluR ein interessantes Zielmolekül für Krankheiten wie Depressionen und Schizophrenie sein. „Noch ist dies Grundlagenforschung, aber möglicherweise könnte mGluR auch für die Therapie von Sehstörungen eingesetzt werden, da der Rezeptor selektiv in bestimmten retinalen Zellen exprimiert wird“, so Trauner.

Nature Neuroscience 2013) göd

Publikation:
Optical Control of Metabotropic Glutamate Receptors
Joshua Levitz, Carlos Pantoja, Benjamin Gaub, Harald Janovjak, Andreas Reiner, Adam Hoagland, David Schoppik, Brian Kane, Philipp Stawski, Alexander F. Schier, Dirk Trauner, Ehud Y. Isacoff
Nature Neuroscience 2013
Published online: 03 March 2013 | doi:10.1038/nn.3346

Kontakt:
Professor Dr. Dirk Trauner
Department of Chemistry
Tel: +49 (0)89 2180-77800
Fax: +49 (0)89 2180-77972
http://www.cup.uni-muenchen.de/oc/trauner

Luise Dirscherl | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenchen.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Genomverdoppelung treibt Evolution von Arten voran
25.09.2018 | Universität Zürich

nachricht Synthetische Kraftstoffe: 3D-Druck soll Effizienz steigern und Kosten senken
25.09.2018 | Forschungszentrum Jülich

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: Hygiene im Handumdrehen – mit neuem Netzwerk „CleanHand“

Das Fraunhofer FEP beschäftigt sich seit Jahrzehnten mit der Entwicklung von Prozessen und Anlagen zur Reinigung, Sterilisation und Oberflächenmodifizierung. Zur Bündelung der Kompetenzen vieler Partner wurde im Mai 2018 das Netzwerk „CleanHand“ zur Entwicklung von Systemen und Technologien für saubere Oberflächen, Materialien und Gegenstände ins Leben gerufen. Als Partner von „CleanHand“ präsentiert das Fraunhofer FEP im Rahmen der Messe parts2clean, vom 23.-25. Oktober 2018, in Stuttgart, am Stand der Fraunhofer-Allianz Reinigungstechnik (Halle 5, Stand C31), das Netzwerk sowie aktuelle Forschungsschwerpunkte des Institutes im Bereich Hygiene und Reinigung.

Besonders um die Hauptreisezeiten gehen vermehrt Testberichte und Studien über die Reinheit von europäischen Raststätten, Hotelbetten und Freibädern durch die...

Im Focus: Hygiene at your fingertips with the new CleanHand Network

The Fraunhofer FEP has been involved in developing processes and equipment for cleaning, sterilization, and surface modification for decades. The CleanHand Network for development of systems and technologies to clean surfaces, materials, and objects was established in May 2018 to bundle the expertise of many partnering organizations. As a partner in the CleanHand Network, Fraunhofer FEP will present the Network and current research topics of the Institute in the field of hygiene and cleaning at the parts2clean trade fair, October 23-25, 2018 in Stuttgart, at the booth of the Fraunhofer Cleaning Technology Alliance (Hall 5, Booth C31).

Test reports and studies on the cleanliness of European motorway rest areas, hotel beds, and outdoor pools increasingly appear in the press, especially during...

Im Focus: Neue Therapien bei Gefäßerkrankungen

Auf der Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Angiologie (DGA) vom 12. bis 15. September in Münster stellten Gefäßspezialisten aus ganz Deutschland die neuesten Therapien bei Gefäßerkrankungen vor. Vor allem in den Bereichen periphere arterielle Verschlusskrankheit (pAVK) und venöse Verschlusskrankheiten wie die Tiefe Venenthrombose (TVT) gibt gute Neuigkeiten für die Patienten. Viele der 720 Gefäßspezialisten, die an der Jahrestagung teilnahmen, stellten neueste Studienergebnisse vor.

Millionen Menschen leiden in Deutschland unter Gefäßerkrankungen, allein rund fünf Millionen unter der „Schaufensterkrankheit“, medizinisch periphere...

Im Focus: Wie Magnetismus entsteht: Elektronen stärker verbunden als gedacht

Wieso sind manche Metalle magnetisch? Diese einfache Frage ist wissenschaftlich gar nicht so leicht fundiert zu beantworten. Das zeigt eine aktuelle Arbeit von Wissenschaftlern des Forschungszentrums Jülich und der Universität Halle. Den Forschern ist es zum ersten Mal gelungen, in einem magnetischen Material, in diesem Fall Kobalt, die Wechselwirkung zwischen einzelnen Elektronen sichtbar zu machen, die letztlich zur Ausbildung der magnetischen Eigenschaften führt. Damit sind erstmals genaue Einblicke in den elektronischen Ursprung des Magnetismus möglich, die vorher nur auf theoretischem Weg zugänglich waren.

Für ihre Untersuchung nutzten die Forscher ein spezielles Elektronenmikroskop, das das Forschungszentrum Jülich am Elettra-Speicherring im italienischen Triest...

Im Focus: Erstmals gemessen: Wie lange dauert ein Quantensprung?

Mit Hilfe ausgeklügelter Experimente und Berechnungen der TU Wien ist es erstmals gelungen, die Dauer des berühmten photoelektrischen Effekts zu messen.

Es war eines der entscheidenden Experimente für die Quantenphysik: Wenn Licht auf bestimmte Materialien fällt, werden Elektronen aus der Oberfläche...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

4. BF21-Jahrestagung „Car Data – Telematik – Mobilität – Fahrerassistenzsysteme – Autonomes Fahren – eCall – Connected Car“

21.09.2018 | Veranstaltungen

Forum Additive Fertigung: So gelingt der Einstieg in den 3D-Druck

21.09.2018 | Veranstaltungen

12. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

20.09.2018 | Veranstaltungen

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

Hygiene im Handumdrehen – mit neuem Netzwerk „CleanHand“

25.09.2018 | Biowissenschaften Chemie

Robotik für den Menschen

25.09.2018 | Informationstechnologie

Synthetische Kraftstoffe: 3D-Druck soll Effizienz steigern und Kosten senken

25.09.2018 | Biowissenschaften Chemie

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