Überraschende Helfer von Glutamatrezeptoren

Freiburger Neurobiologen entdecken neuen Proteinbaustein der wichtigsten Neurotransmitterrezeptoren des Gehirns

(PresseBox) (Freiburg, ) Forscher der Universität Freiburg berichten im führenden Wissenschaftsmagazin Science (Band 323, Seiten 1313-1319) von der Entdeckung einer bislang unbekannten Untereinheit von AMPA-Rezeptorkomplexen im zentralen Nervensystem. So wie sie in der Zelle vorkommen, sind diese AMPA-Rezeptorkomplexe (AMPA: Amino-3-Hydroxy-5-Methyl-4-Isoxazol-Propionsäure) Gegenstand der Untersuchung. Die neue Untereinheit, die aus der Familie der so genannten Cornichon-Proteine stammt, verstärkt die Funktion von AMPA-Rezeptoren in der Übermittlung von Botenstoffen im Gehirn. Die große Bedeutung der Arbeit im Wissenschaftsfeld wird durch ihre Veröffentlichung als "Science Research Article" besonders gewürdigt.

Glutamatrezeptoren vom AMPA-Typ sind die wichtigsten erregenden Neurotransmitter-Rezeptoren des zentralen Nervensystems (ZNS). Ihre Aktivierung durch Glutamat ist die Grundlage einer schnellen synaptischen Kommunikation zwischen Nervenzellen. Veränderungen ihrer biophysikalischen Eigenschaften, sowie ihrer Anzahl in der postsynaptischen Membran führen zur "Plastizität der Synapse" - der Basis für Lernen und Gedächtnis. Eine zu starke Aktivierung von AMPA-Rezeptoren dagegen kann zu epileptischer Aktivität führen oder sogar neuronalen Zelltod induzieren.

Forschern um Prof. Dr. Bernd Fakler und PD Dr. Nikolaj Klöcker am Physiologischen Institut der Universität Freiburg ist es unter Anwendung moderner proteinbiochemischer Methoden gelungen, die Zusammensetzung von AMPA-Rezeptorkomplexen des Gehirns umfassend zu analysieren. Dabei haben sie Cornichon-Proteine als neue Bestandteile der meisten AMPA-Rezeptorkomplexe des Gehirns identifiziert. Die Cornichon-Proteine führen, wie die Forscher zeigen konnten, sowohl zu einer Erhöhung der Anzahl von AMPA-Rezeptoren an der Zelloberfläche, als auch zu einer starken Änderung ihrer biophysikalischen Eigenschaften. In der Gesamtwirkung verstärken die Cornichon-Proteine den erregend wirkenden Kationenstrom in den Synapsen.

Aufgrund der (patho-)physiologischen Bedeutung glutamaterger Neurotransmission stellen positive Modulatoren von AMPA-Rezeptoren, wie die so genannten Ampakine, als auch negative Modulatoren einen wichtigen Ansatz in der Entwicklung medikamentöser Strategien zur Verbesserung der kognitiven Leistung sowie zur Neuroprotektion dar. Dabei dürfte sich die Charakterisierung der Struktur-Funktionsbeziehung zwischen AMPA-Rezeptoren und ihrer neuen ?-Untereinheit als hilfreich herausstellen. Die aktuelle Freiburger Studie ist damit ein gutes Beispiel, wie eine umfassende Analyse von Proteinsuperkomplexen als Bestandteil der Zelle einen Beitrag zur Entwicklung von Therapieansätzen leisten kann.

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