• Synapsen

    Wissenschaftler konnten zeigen, dass die meisten Kalziumkanäle in der präsynaptischen Membran sehr mobil sind und ihre Positionen ständig ändern.

     

Hohe Mobilität der Kalziumkanäle in Synapsen

Der Frage, wie Kalziumkanäle in der präsynaptischen Membran organisiert sind, ist eine Forschergruppe in Magdeburg nachgegangen. Die Wissenschaftler konnten zeigen, dass die meisten Kalziumkanäle in der präsynaptischen Membran anders als vermutet sehr mobil sind und ihre Positionen ständig ändern.

Die Forscher um Dr. Martin Heine am Magdeburger Leibniz-Institut für Neurobiologie (LIN) schließen aus ihren Befunden, dass das molekulare Zusammenspiel innerhalb der Synapsen sehr dynamisch ist. Experimentelle Ergebnisse wie auch computergestützte Simulationen legen ihren Angaben zufolge ferner nahe, dass diese Mobilität wesentlich zu einer konstanten synaptischen Signalübertragung beiträgt. „Die Kalziumkanäle müssen genau an den Stellen sein, wo sie gebraucht werden. Eine hohe Anpassungsfähigkeit ist für die sich in Millisekunden vollziehende Signalübertragung äußerst wichtig“, erklärt Studienleiter Heine.

Methodisch haben die Wissenschaftler in ihrer Forschungsarbeit mit der Lokalisations- und der STED-Mikroskopie zwei moderne Verfahren angewandt, deren Entwicklung im vergangenen Jahr mit dem Chemie-Nobelpreis ausgezeichnet wurde. Mit Hilfe der beiden Verfahren können die Ionenkanäle in Strukturen mit einer Größe von weniger als einem Mikrometer Durchmesser beobachtet werden. „Damit sind Aussagen über Kalziumkanäle in Synapsen möglich, die über die auf biochemischen, zellanatomischen und physiologischen Befunden beruhenden Erkenntnisse hinausgehen und diese zum Teil in einem anderen Licht erscheinen lassen“, so Heine.

Die Studie gibt nach seiner Darstellung neue Einblicke in das Schaltverhalten neuronaler Synapsen, die die Basisstruktur neuronaler Kommunikation darstellen. Sie bietet zudem Anknüpfungspunkte für Untersuchungen neurologischer Krankheiten wie Migräne, Depression oder Epilepsie.

Zukünftig wollen die Forscher mit Hilfe der Lokalisationsmikroskopie und elektrophysiologischen Methoden näher untersuchen, inwieweit die Dynamik der Kalziumkanäle eine Rolle bei Prozessen wie dem Lernverhalten spielt und wie sie möglicherweise unter pathologischen Bedingungen die synaptische Signalübertragung im Gehirn beeinflussen.

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