Wie Proteine ​​die Informationsverarbeitung im Gehirn steuern

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

Mehrere Milliarden Nervenzellen kommunizieren im Körper miteinander, so dass Menschen und andere Lebewesen ihre Umwelt wahrnehmen und darauf reagieren können. Eine Vielzahl komplexer chemischer und elektrischer Prozesse findet innerhalb von Millisekunden statt. „Spezielle Botenstoffe – sogenannte Neurotransmitter – werden an den Synapsen von Nervenzellen freigesetzt. Sie übertragen Informationen zwischen einzelnen Nervenzellen “, erklärt Dr. Carla Schmidt, Assistenzprofessorin am HALOmem Competence Center for Innovation der MLU. Messenger-Substanzen sind in kleinen Vesikeln verpackt, die als synaptische Vesikel bezeichnet werden und als Reaktion auf einen elektrischen Impuls mit der Zellmembran verschmelzen und die Messenger-Substanzen freisetzen. Die Botenstoffe werden dann von speziellen Rezeptorproteinen in der nächsten Nervenzelle erkannt. Damit dies erfolgreich ist, müssen viele Proteine ​​zusammenarbeiten und wie Zahnräder in einem Uhrwerkmechanismus ineinander greifen. Derzeit ist jedoch zu wenig darüber bekannt, wie genau dieser Prozess funktioniert, sagt Schmidt.

Die Forscher verwendeten eine spezielle Form der Massenspektrometrie, um den Prozess zu untersuchen. Vernetzte Massenspektrometrie kann Orte der Proteininteraktion identifizieren. Diese werden mit einer Substanz gemischt, die benachbarte Proteine ​​bindet. Diese Substanz reagiert an verschiedenen Stellen, je nachdem, wie Proteine ​​miteinander interagieren. Das Massenspektrometer analysiert Bindungsmuster, anhand derer Rückschlüsse auf die Anordnung von Proteinen gezogen werden können. Auf diese Weise können Forscher die verschiedenen Stadien der Vesikel untersuchen und die gebildeten Proteinnetzwerke nachweisen.

Halles Studie liefert ein tieferes Verständnis des Prozesses der Signalübertragung in Nervenzellen. Die Kenntnis normaler Prozesse hilft Wissenschaftlern, Funktionsstörungen zu erkennen und zu verstehen, die Krankheiten wie die Alzheimer-Krankheit auslösen können.

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

Studie: Wittig S. et al. Vernetzte Massenspektrometrie zeigt Proteinwechselwirkungen und funktionelle Anordnungen in den Membranen synaptischer Vesikel. Naturkommunikation (2021). DOI: 10.1038 / s41467-021-21102-w
https: //.mache ich.org /zehn.1038 /s41467-021-21102-w

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