Astrozyten: Protein spielt Türsteher im Gehirn

14. August 2015
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Das p75NTR-Protein hat eine Schlüsselfunktion in der Aktivität von Astrozyten. Ein kleines Fragment des Proteins macht die Kernporen für spezielle Signalproteine durchlässig. Dadurch kann der Wachstumsfaktor TGF-beta seinen schädigenden Effekt im Gehirn entfalten.

Wissenschaftler um Dr. Christian Schachtrup, Abteilungsleiter für Molekulare Embryologie am Institut für Anatomie und Zellbiologie der Universität Freiburg, konnten zeigen, dass in den Astrozyten, Zellen aus der Gruppe der Gliazellen, der Transport von Molekülen durch die Kernporen in den Zellkern eine wichtige Rolle in der Entwicklung und Funktion des Gehirns spielt. Mit diesem Ergebnis können die Wissenschaftler besser verstehen, wie Astrozyten auf Verletzungen des Gehirns reagieren und Neurone beeinflussen.

Protein öffnet schädliche Pforten

Die Forscher entdeckten eine Schlüsselfunktion des Proteins p75 Neutrophin Rezeptor (p75NTR) in der Aktivität von Astrozyten. Dabei bindet sich ein kleines Fragment des p75NTR Proteins an die Nukleoporine und macht die Kernporen für spezielle Signalproteine durchlässig. Dadurch können Astrozyten auf den Wachstumsfaktor TGF-beta reagieren und damit ihre Funktionen verändern sowie Proteine absondern, die einen schädlichen Einfluss auf die Regeneration und Aktivität der Neuronen haben. „Kernporen sind Pforten. p75NTR öffnet diese und erlaubt den Transport von bestimmten Molekülen in den Nukleus“, erklärt Schachtrup. Durch die geöffneten Kernporen kann das Protein Smad2 in den Nukleus gelangen, wodurch TGF-beta seinen schädigenden Effekt in Astrozyten ausführt.

 

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Die Kernporen (rot) sind die Eingangspforten zum Zellkern, der die genetische Information (blau) enthält. Das Protein p75NTR (grün) macht diese Kernporen für bestimmte Moleküle durchlässig. © Akassoglou lab, Gladstone Institutes.

In Versuchen, in denen die Wissenschaftler p75NTR in Astrozyten eliminierten, blockierten sie den Transport von Smad2 in den Nukleus. In der Folge konnte TGF-beta seine schädigende Wirkung nicht entfalten. Dies verhinderte den sogenannten Hydrozephalus, eine Entwicklungsstörung, bei der sich übermäßig viel Flüssigkeit im Gehirn ansammelt, und modulierte Gamma Oszillationen – neuronale Aktivitätsmuster, die im Zusammenhang mit Lern- und Erinnerungsvermögen stehen und sich bei neurologischen Krankheiten verändern. „Über die Rolle der Kernporenkomplexe in Zellen des Gehirns ist bisher wenig bekannt“, sagt Schachtrup. „Vielleicht ermöglicht uns diese Studie den nuklearen Transport selektiv zu unterbinden, um Gehirnverletzungen oder -krankheiten zu behandeln.“

Originalpublikation:

Nuclear pore complex remodeling by p75NTR cleavage controls TGF-β signaling and astrocyte functions
Christian Schachtrup et al.; Nature Neuroscience, doi: 10.1038/nn.4054; 2015

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Forschung, Medizin, Neurologie

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1 Kommentar:

straktur
straktur

Es gibt inzwischen viele Thesen zur Funktion der Astrozyten.

– Airbag
– Atmung
– Pampersthese
– Müllentsorgung
– Ernährung
– Blut-Hirn- Schranke
– Reparaturthese

Diese können immer nur wenig erklären und die Publikationen verstummen bald.
Fazit: Es gibt keinen Konsens in der etablierten Wissenschaft.
Aber: Die Neuronen tun und die Astrozyten bewerten jede einzelne Aktion. Ganz einfach: über viele kleine Reservoirs. Und dies ist inzwischen bekannt:

Ein Astrozyt ernährt mit seinen Zellfortsätzen mehrere Neurone und ein Neuron wird durch mehrere Astrozyten versorgt. Ersteres schafft energetische Abhängigkeiten. Die Reserven im Astrozyt sind gering. Verbraucht ein Neuron viel, so haben die anderen versorgten Neurone weniger.
Dies ist Effizenzbewertung!! Alles wird einfach!

In der Evolution optimiert: Wir haben in uns eine enorme Ordnung. Die Neuronen tun und die Glia bewertet. Billionenfach täglich.

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