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scinexx | Mini-Scharnier beeinflusst Hirnfunktion: Feinmechanik von Glutamatrezeptoren im Gehirn aufgeklärt
Freitag, 14.12.2007
Mini-Scharnier beeinflusst Hirnfunktion
Feinmechanik von Glutamatrezeptoren im Gehirn aufgeklärt
Ein winziges Scharnier spielt eine Schlüsselrolle bei der
Signalweiterlietung im Gehirn. Denn es beeinflusst die Funktion
der Glutamatrezeptoren – Bindungstellen für einen wichtigen
neuronalen Botenstoff. Bochumer Forscher haben nun erstmals
die Feinmechanik dieses Rezeptors aufgekärt und berichten
darüber in der Fachzeitschrift Journal of Neuroscience.
An den Synapsen, den Übergangstellen
zwischen zwei Nervenzellen, werden die
Nervensignale von elektischen in
chemische und i der EMPföngerzellen dann
wieder zurück in elektische „Botschaften“
übersetzt. Eine Schlüsselrolle spielen hier
bestimmte chemische Botenstoffe, die
Neurotransmitter. Einer von ihnen ist die
Nervenzelle
Aminosäure Glutamat. Spezialisierte
© NIH
molekulare Schalter in der Oberfläche der Empfängerzelle, die so
genannten Glutamatrezeptoren, registrieren die Anwesenheit von
Glutamat und übersetzen dieses chemische wieder in ein elektrisches
Signal.
Glutamatrezeptoren spielen eine so zentrale Rolle in unserem Gehirn,
dass das genaue Verständnis ihrer Feinmechanik unabdingbar ist, wollen
die Forscher verstehen, wie Nervenzellen sie nutzen, um Botschaften zu
verschlüsseln. Neurowissenschaftler der Ruhr-Universität Bochum unter
Leitung von Professor Michael Hollmann haben nun die Feinmechanik von
Glutamatrezeptoren untersucht.
Scharnier entscheidend
Glutamatrezeptoren bestehen aus einer Erkennungsstelle für Glutamat, in
die der Botenstoff genau hineinpasst, und aus einem Kanal in der
Zelloberfläche, der sich öffnen und schließen kann. Wie bei einer
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Gehirnforschung
scinexx | Mini-Scharnier beeinflusst Hirnfunktion: Feinmechanik von Glutamatrezeptoren im Gehirn aufgeklärt
Mausefalle schnappt die Erkennungsstelle für Glutamat zu, sobald der
Botenstoff bindet. Diese Bewegung löst dann die Öffnung des Kanals aus,
wodurch außen angestaute positive Ladungsträger in die Zelle einströmen
können und damit ein elektrisches Signal erzeugen.
Dabei sind Glutamaterkennungsstelle und Kanal über einen
ausgeklügelten, dreiteiligen Gelenkmechanismus miteinander verbunden.
Über einen der drei Gelenkteile ist bekannt, dass kleinste Veränderungen
bereits enorme Fehlfunktionen zur Folge haben. So ist bei einer
krankhaften Mutation in Mäusen dieser Gelenkteil so verändert, dass der
Kanal ständig geöffnet ist, egal ob Glutamat vorhanden ist oder nicht.
Dies blockiert jede normale Signalweiterleitung und führt zum Absterben
der Nervenzellen.
Auf das Zusammenspiel kommt es an
Die genaue Struktur des Gelenks und insbesondere das Zusammenspiel
aller drei Teile sind weitgehend unbekannt. Zudem sind diese Gelenke in
den vier verschiedenen Glutamatrezeptortypen, die es gibt, sehr
verschieden aufgebaut. In der jetzt veröffentlichten Studie haben die
Forscher die einzelnen Gelenkteile zwischen verschiedenen
Glutamatrezeptoren ausgetauscht, um die Grundlagen ihrer Funktion und
Vielseitigkeit besser zu verstehen.
Tatsächlich konnten sie feststellen, dass genau die beiden Gelenkteile,
über die bisher am wenigsten bekannt ist, die Funktion der Rezeptoren
entscheidend beeinflussen. Die Veränderung eines dieser Gelenkteile
führt ähnlich wie bei der Mausmutation zu ständig geöffneten Kanälen,
die Veränderung des anderen zum kompletten Verlust der Kanalfunktion.
Kombiniert man beide Veränderungen, so erhält man interessanterweise
wieder einen normal funktionierenden Rezeptor.
„Wir glauben, hier zwei Teile des Gelenks identifiziert zu haben, auf
dessen Zusammenspiel es entscheidend ankommt. Sind sie zu
schwergängig, kann sich der Kanal nicht mehr öffnen, sind sie zu
leichtgängig, ist der Kanal ständig offen", folgert Schmid.
Voraussetzung zur Entwicklung von Medikamenten
Die genaue Erforschung solcher feinmechanischer Prinzipien in
Glutamatrezeptoren ist Vorraussetzung, will man krankhafte
Veränderungen in der Signalweiterleitung verstehen und durch
Medikamente gezielt eingreifen. Die drei Gelenkteile sind in dieser
Hinsicht besonders interessant, weil sie sehr typisch für die vier
verschiedenen Glutamatrezeptortypen sind, und somit die Entwicklung
von Medikamenten ermöglichen könnten, die gezielt nur einen einzelnen
Rezeptortyp ansprechen - eine wichtige Vorraussetzung, um Stoffe zu
entwickeln, die keine negativen Nebenwirkungen haben.
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(Ruhr-Universität Bochum, 09.11.2007 - NPO)
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