Feuer frei - Wie Nervenzellen erregbar bleiben

Wissenschaftler der Freien Universität Berlin und des Exzellenzclusters NeuroCure um Prof. Dr. Volker Haucke haben in Zusammenarbeit mit Kollegen des Leibniz Instituts für Molekulare Pharmakologie (FMP) in Berlin Mechanismen entschlüsselt, welche die Regeneration Botenstoff enthaltender Membranbläschen im Gehirn steuern. Störungen des Regenerationsprozesses infolge von  Mutationen in wichtigen Eiweißmolekülen wie CALM oder AP180 sind eine mögliche Ursache der Entstehung neurodegenerativer Erkrankungen wie der Alzheimerschen Krankheit. Die Ergebnisse wurden in der jüngsten Online Ausgabe der angesehenen Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA veröffentlicht.

Die Erregungsübertragung im Nervensystem wird durch die Freisetzung chemischer Botenstoffe aus synaptischen Vesikeln vermittelt, kleinen nur rund 40  Nanometer großen Membranbläschen (ein Nanometer entspricht einem Milliardstel Meter) die in Nervenendigungen an spezifischen Kontaktstellen zwischen Nervenzellen, sogenannten Synapsen, lokalisiert sind. Um die Erregungsübertragung über längere Zeiträume aufrecht zu erhalten, müssen diese synaptischen Membranbläschen binnen Sekunden und in der richtigen Zusammensetzung regeneriert werden. Wie Synaptobrevin, ein Schlüsselprotein des Freisetzungsprozesses und Zielprotein neurotoxischer Gifte wie Tetanus Toxin oder der Anti-Aging Substanz Botox, in synaptische Vesikel sortiert wird, war bislang unbekannt. Die Wissenschaftler um Prof. Haucke und seine Doktorandin Seong Joo Koo haben nun mit AP180 und CALM zwei Proteine entdeckt, welche ein molekulares Adressetikett in Synaptobrevin erkennen und so dessen Sortierung in synaptische Vesikel steuern. Mit Hilfe kernresonanzspektroskopischer und biochemischer Verfahren konnten die Forscher die molekularen Details dieses Erkennungsprozesses entschlüsseln und durch optische Verfahren in lebenden Nervenzellen studieren. "Unsere Ergebnisse erlauben uns nicht nur grundlegende neue Einblicke in die Frage wie Nervenzellen in der Lage sind über lange Zeiträume hochfrequente Signale auszusenden ohne zu ermüden", erläutert Prof. Haucke, "sondern sie könnten auch neue Therapiewege zur Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen eröffnen." Humane Mutationen in dem Protein CALM, das an der Sortierung von Synaptobrevin in synaptische Vesikel beteiligt ist, werden mit der Entstehung von Krankheiten wie Morbus Alzheimer in Verbindung gebracht.