Wie Proteine ​​die Informationsverarbeitung im Gehirn steuern

Eine komplexe Wechselwirkung zwischen verschiedenen Proteinen ist erforderlich, um Informationen von einer Nervenzelle zur nächsten zu übertragen. Forschern der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) ist es nun gelungen, diesen Prozess in den synaptischen Vesikeln zu untersuchen, die in diesem Prozess eine wichtige Rolle spielen. Die Studie erschien in der Zeitschrift Naturkommunikation.

Mehrere Milliarden Nervenzellen im Körper kommunizieren miteinander, so dass Menschen und andere Lebewesen ihre Umwelt wahrnehmen und darauf reagieren können. Innerhalb weniger Millisekunden finden eine Reihe komplexer chemischer und elektrischer Prozesse statt. „Spezielle Botenstoffe – sogenannte Neurotransmitter – werden an den Synapsen der Nervenzellen freigesetzt. Sie übertragen Informationen zwischen den einzelnen Nervenzellen“, erklärt Dr. Carla Schmidt, Assistenzprofessorin am Zentrum für Innovationskompetenz HALOmem an der MLU. Die Botenstoffe sind in kleinen Vesikeln verpackt, die als synaptische Vesikel bezeichnet werden und als Reaktion auf einen elektrischen Impuls mit der Zellmembran verschmelzen und die Botenstoffe freisetzen. Die Botenstoffe werden dann von speziellen Rezeptorproteinen in der folgenden Nervenzelle erkannt. Damit dies gelingt, müssen zahlreiche Proteine ​​zusammenarbeiten, z. B. Zahnräder in einem Uhrwerk. Derzeit ist jedoch zu wenig darüber bekannt, wie dieser Prozess genau funktioniert, sagt Schmidt.

Die Forscher verwendeten eine spezielle Form der Massenspektrometrie, um den Prozess zu untersuchen. Die vernetzende Massenspektrometrie hilft, die Interaktionsstellen der Proteine ​​zu identifizieren. Es wird mit einer Substanz gemischt, die benachbarte Proteine ​​bindet. Diese Substanz reagiert an verschiedenen Stellen, je nachdem, wie die Proteine ​​miteinander variieren. Das Massenspektrometer analysiert die Bindungsmuster, anhand derer Rückschlüsse auf die Anordnung der Proteine ​​gezogen werden können. Auf diese Weise können Forscher verschiedene Phasen der Vesikel untersuchen und feststellen, welche Proteinnetzwerke sich gebildet haben.

Halles Studie ermöglicht ein gründlicheres Verständnis des Prozesses der Signalübertragung in Nervenzellen. Die Kenntnis normaler Prozesse hilft Wissenschaftlern, Funktionsstörungen zu erkennen und zu verstehen, die Krankheiten wie Alzheimer verursachen können.

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Die Studie wurde vom Bundesministerium für Forschung und Bildung in Deutschland, dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und der Alexander von Humboldt-Stiftung unterstützt.

Studie: Wittig S. et al. Die vernetzende Massenspektrometrie zeigt Proteinwechselwirkungen und funktionelle Zusammensetzungen in synaptischen Vesikelmembranen. Naturkommunikation (2021). DOI: 10.1038 / s41467-021-21102-w
https: //.doi.org /10.1038 /s41467-021-21102-w

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