Aufbau von synaptischen Vesikeln beschrieben

Mittwoch, 22. November 2006

Göttingen – Die molekulare Struktur von synaptischen Vesikeln hat eine internationale Forschungsgruppe um Reinhard Jahn vom Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie beschrieben. Die Zeitschrift Cell veröffentlichte die Ergebnisse Mitte November 2006 (2006; 127, 831-846).

Wenn Nervenzellen miteinander kommunizieren und Signale weiterleiten, geschieht dies über Synapsen. Dabei werden durch die Signale in der einen Zelle Neurotransmitter freigesetzt, die in der nachgeschalteten Zelle erneut ein Signal auslösen können. Obwohl das Prinzip der synaptischen Signalübertragung seit Jahrzehnten bekannt ist, sind die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen bis heute noch nicht vollständig aufgeklärt. Die Neurotransmitter sind in kleinen Vorratsbehältern in der Zelle gespeichert, die sich bei Bedarf mit der Zellwand verbinden und nach außen hin öffnen und entleeren. Zahl und Verfügbarkeit dieser Vesikel sind für die Schaltprozesse von entscheidender Bedeutung, genauso wie die Schnelligkeit, mit der die Vesikel ihren Inhalt freigeben. Eine besondere Rolle spielen dabei sogenannte SNARE-Proteine, die dafür sorgen, dass sich die Vesikel an die Zellwand anlagern, sich mit ihr verbinden und nach außen öffnen.

Jahn hat seit vielen Jahren die quantitative Analyse der molekularen Bestandteile von Vesikeln vorangetrieben, um daraus Rückschlüsse auf deren Aufbau zu ziehen. Aus vielen Untersuchungen mit mehr als 20 beteiligten Wissenschaftlern weltweit ergibt sich jetzt ein Bild, wie Vesikel aufgebaut sind, welche Proteine in welcher Menge auf ihrer Oberfläche gelagert sind und wie sich die SNARE-Proteine dazwischen verteilen.

„Das Ergebnis ist faszinierend. Dies ist das erste atomare Modell einer zellulären Struktur (Organelle) überhaupt“, sagte Prof. Thomas Südhof von der University of Texas. Überraschend sei vor allem die unerwartet hohe Dichte von Proteinen auf der Vesikel-Oberfläche. „Bisher hat man sich Membranen als glatte Lipid-Doppelschichten vorgestellt, in denen Proteine umher schwimmen wie Eisberge im Meer“, kommentierte Jahn seine Befunde. „Tatsächlich ist aber ein Viertel der Membran von Bereichen mit Vesikelproteinen ausgefüllt, die durch die Membran hindurchreichen. Und die Oberfläche ist nahezu vollständig mit Proteinen bedeckt.“ Das seien nicht nur SNARE-Proteine, die in großer Zahl vorkommen, sondern auch viele Varianten mit ganz anderen Funktionen und möglichen Aufgaben. © hil/aerzteblatt.de