KCC2: Familiengeschichte eines Nerven-Bausteins

15. Juli 2014
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Das Protein KCC2 spielt im Körper eine wichtige Rolle: Es unterstützt die Reifung von Neuronen. Forscher haben nun neue Erkenntnisse zur Evolution dieses Proteins sowie zu seiner genaueren Funktionsweise innerhalb des Nervensystems gewonnen.

Konkret ist das Protein KCC2 (Kalium-Chlorid-Kotransporter) für die Reifung von Neuronen notwendig, und zwar für diejenige der inhibitorischen Neuronen. Im menschlichen Gehirn mit seinen Billionen von neuronalen Verschaltungen sind etwa ein Drittel aller Synapsen inhibitorisch. Die synaptische Inhibition ist essentiell, etwa um Kontraste sehen oder Schallquellen orten zu können. Damit eine inhibitorische Synapse reifen und ihre Arbeit aufnehmen kann, muss KCC2 vor allem Chlorid-Ionen aus der Zelle heraustransportieren.

Aminosäurestellen regulieren Transportaktivität

Wie wiederum die Aktivität von KCC2 genau reguliert wird, nimmt die Arbeitsgruppe (AG) Neurogenetik an der Universität Oldenburg seit mehreren Jahren unter die Lupe. Ihre jüngste Erkenntnis: Wenn an zwei bestimmten Stellen innerhalb des Proteins – an den Aminosäurestellen Serin 934 oder Threonin 937 – Phosphate binden, steigert das die Transportaktivität von KCC2. Frühere Analysen hatten gezeigt, dass das Binden von Phosphaten an anderen Stellen das Protein „bremste“. Diese von den Biologen festgestellte Feinregulierung kann wichtig für den Reifungsprozess der Nervenzellen sein und wird künftig noch weiter untersucht.

Evolution von KCC2

Einen Blick zurück in die „Familiengeschichte“ des Proteins KCC2 beschreibt ein weiterer Aufsatz der AG Systematik und Evolutionsbiologie, der in der Zeitschrift „Molecular Biology and Evolution“ erschien. Demnach ist die Kationen-Chlorid-Kotransporter-Familie (CCC) schon frühzeitig, seit den sogenannten Archaeabakterien, evolviert. Besonders interessant dabei: Die Subfamilien KCC – zu der auch KCC2 gehört – sowie NKCC entstanden schon vor den ersten primitiven Nervensystemen bei Nesseltieren. Darauf aufbauend wollen die Forscher künftig herausfinden, ob die KCC-Proteine vielleicht sogar die Entwicklung des inhibitorischen Nervensystems erst mit ermöglicht und ob bereits in primitiven Nervensystemen bei Wirbellosen von Anfang an erregende und hemmende Synapsen für eine Balance der Aktivität gesorgt haben.

Originalpublikationen:

A novel regulatory locus of phosphorylation in the C-terminus of the potassium chloride cotransporter KCC2 that interferes with N-ethylmaleimide or staurosporine mediated activation
Maren Weber et al.; Journal of Biological Chemistry, 2014

Evolution of the Cation Chloride Cotransporter Family: Ancient Origins, Gene Losses, and Subfunctionalization through Duplication
Anna-Maria Hartmannet al.; Molecular Biology and Evolution, 2014

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Forschung, Medizin, Neurologie

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