Gehirn: Muskelin als GABA-Müllabfuhr

21. Januar 2015
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Das Protein Muskelin hilft im Gehirn bei der Feinsteuerung von Informationsweiterleitungen. Hierbei ist es speziell an der Entsorgung von GABA-Rezeptoren beteiligt. Mittels Muskelin-Viererkomplex werden die Rezeptoren zu ihrem Abbauort in der Nervenzelle geleitet.

Muskelin ist ein Protein, das in vielen Zellen des Körpers gebildet wird. Erstmals wurde es in Muskelzellen gefunden – daher sein Name. Aber es kommt auch in den Nervenzellen des Gehirns vor. Seine Funktion dort ist bis heute nicht vollständig bekannt. „Wir wissen aber, dass es dabei hilft, die Weiterleitung von Informationen im Gehirn feinzusteuern“, sagt Professor Hermann Schindelin. Der Biochemiker und Strukturbiologe von der Universität Würzburg erforscht mit seinem Team unter anderem die Eigenschaften von Muskelin.

Seine Wirkung entfaltet Muskelin an den Synapsen, den Kontaktstellen zwischen den Nervenzellen. Dort ist es an der Entsorgung der so genannten GABA(A)-Neurotransmitter-Rezeptoren beteiligt – das sind Moleküle, die für die Signalübermittlung an den Synapsen wichtig sind. Wenn diese Rezeptoren ausrangiert werden, kommt Muskelin wie ein Logistik-Manager zum Einsatz: Es dirigiert die Rezeptoren bis hin zu dem Ort in der Nervenzelle, an dem sie abgebaut werden.



Details zur Arbeitsweise von Muskelin

Wie Doktorandin Carolyn Delto erklärt, lagern sich für diese Arbeit immer vier Muskelin-Proteine zu einem größeren Komplex zusammen. Dieses Ergebnis ihrer Arbeit stellt die Würzburger Forschungsgruppe in der Zeitschrift „Structure“ vor. Dort präsentiert sie auch die molekularen Details der Zusammenlagerung.

Was passiert, wenn die Muskelin-Proteine so gestört werden, dass sie sich nicht mehr zu ihrer arbeitsfähigen Form zusammentun können? Auch das haben die Würzburger untersucht. Das Ergebnis fiel überraschend aus: Das Muskelin wird dann innerhalb der Zelle verlagert; es verschwindet aus dem Zellplasma und sammelt sich im Zellkern an. „Was Muskelin dort macht, ist völlig unklar“, sagt die Doktorandin. Fest stehe aber, dass es dann seine normalen Aufgaben nicht mehr erfüllen kann.

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Der Muskelin-Viererkomplex (Tetramer) und der aufgebrochene Zweierkomplex (Dimer) mit Fluoreszenzaufnahmen von Zellen. Der intakte Komplex befindet sich im Zellplasma, das Dimer im Zellkern. © Carolyn Delto

 

Nachweisen lässt sich in diesem Fall, dass GABA(A)-Rezeptoren vermehrt an der Oberfläche der Nervenzellen auftreten. Ansonsten seien die Folgen für das Nervensystem zumindest auf den ersten Blick nicht gravierend: Bei Mäusen, die kein Muskelin besitzen, ändern sich zwar die Signaleigenschaften bestimmter Nervenzellen. Ansonsten entwickeln sich die Tiere aber normal und zeigen keine großen Auffälligkeiten.



Muskelin-Komplexe im Detail erforschen

Als nächstes wollen die Forscher einen anderen Aspekt von Muskelin erforschen. Das Protein kann in verschiedenen Zelltypen einen größeren Komplex mit mindestens fünf anderen Proteinen bilden. „Die Funktion dieses Komplexes, der sowohl im Zellplasma als auch im Zellkern auftaucht, kennen wir noch nicht“, so Professor Schindelin.

Darum wollen die Wissenschaftler den Komplex und die Aufgaben untersuchen, die Muskelin in diesem Verbund ausübt. Außerdem gilt es, die Kristallstruktur von Muskelin zu klären, von der die Forscher bislang nur einen Teil kennen. Damit hätten sie dann auch genaueren Einblick in die Architektur des Muskelin-Viererkomplexes. Diese lässt sich bislang nur modellhaft beschreiben.

Originalpublikation:

The LisH motif of muskelin is crucial for oligomerization and governs intracellular localization
Delto CF et al.; Structure, doi: 10.1016/j.str.2014.11.016, 2015

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Forschung, Medizin, Neurologie
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