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Turbo-Protein für die Synapse
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Neurobiologie

Turbo-Protein für die Synapse

16.08.2016 - Das Protein Unc13A beschleunigt die Kommunikation zwischen Nervenzellen, berichten deutsche Forscher.

Dass Synapsen von Nervenzellen präzise miteinander verknüpft werden und Reize schnell weiterleiten können, dafür sorgt das Protein Unc13A. Das haben Wissenschaftler der Freien Universität, der Charité und des Leibniz-Institutes für Molekulare Pharmakologie in Berlin im Rahmen eines internationalen Forschungsverbundes herausgefunden. Die Ergebnisse, veröffentlicht in der Fachzeitschrift Nature Neuroscience, erlauben Einblicke in die Prinzipien, mit denen Synapsen auf molekularer Ebene und mit hoher Genauigkeit die Signalübertragung räumlich und zeitlich optimieren.

Ein wesentlicher Schritt bei der synaptischen Reizweiterleitung ist, dass mit Neurotransmittern gefüllte Vesikel mit der Zellmembran verschmelzen und sich so zum synaptischen Spalt öffnen und ihren Botenstoff  freisetzen. Auslöser für diesen Vorgang sind minimale Spannungsänderungen, die durch das rasche Öffnen spannungsgesteuerter Ionenkanäle ausgelöst werden. Wie exakt der Mechanismus geregelt ist, fanden Wissenschaftler des Exzellenzclusters Neurocure unter Leitung von Stephan Sigrist und Alexander Walter vom Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie nun am motoneuronalen Nervensystem der Taufliege Drosophila melanogaster heraus.

Sie entdeckten, dass das Protein Unc13A die mit dem Botenstoff gefüllten Vesikel mit Nanometer-Präzision an spannungsgesteuerte Kalziumkanäle in der Zellmembran koppelt und so die blitzschnelle und effiziente Signalübertragung ermöglicht. Bei der exakten Positionierung der Vesikel spielen noch zwei weitere Proteine eine Rolle, berichten Ulrich Stelzl von der Universität Graz und Markus Wahl von der Freien Universität Berlin: Wie zwei Mess-Schieber auf einem Lineal sorgen diese beiden Eiweiße dafür, dass der wohl definierte Abstand zwischen Vesikel und Kalziumkanal stets eingehalten wird.

Erstaunlich für die Wissenschaftler war, dass das sehr eng verwandte Protein Unc13B für die Signalübertragung eine untergeordnete Rolle spielt. Dies – so legen die Experimente und theoretischen Berechnungen nahe – ist vermutlich darin begründet, dass das Protein nicht so eng an die Kalziumkanäle gekoppelt ist.  

Der Unterschied betrage zwar nur wenige Nanometer, führe aber dennoch zu vollkommen unterschiedlichen Funktionalitäten, sagen die Wissenschaftler: Während Unc13A eine schnelle und effiziente Signalleitung ermöglicht, sei Unc13B wohl an der Entwicklung der Synapse beteiligt.

Mit ihrer Arbeit sind die Forscher dem wesentlichen, jedoch mechanistisch noch wenig verstandenen Prinzip auf die Spur gekommen, wie Synapsen durch räumliche Kontrolle der Vesikelposition ihre Transmissionseigenschaften steuern.

© transkript.de/bk

http://www.transkript.de/nachrichten/wissenschaft/2016-03/turbo-protein-fuer-die-synapse.html

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