Die schnelle und präzise Informationsverarbeitung unseres Nervensystems basiert auf hochfrequenter synaptischer Übertragung zwischen Nervenzellen. Hierbei löst der Einstrom von Calcium-Ionen (Ca2+) die Fusion Transmittergefüllter Vesikel an spezialisierten präsynaptischen Nervenendigungen aus. Obwohl viele der hieran beteiligten Proteine bekannt sind, ist deren zeitliches und räumliches Zusammenspiel und deren Regulation durch Ca2+ bisher ungenügend
verstanden.
Mit präsynaptischen Ableitungen von hippokampalen Moosfasersynapsen wurde ein großer Vorrat an fusionsbereiten Vesikeln gefunden, die schnell fusionieren können. Um die molekularen Mechanismen zu verstehen, die an der Fusion einer hohen Anzahl synaptischer Vesikel innerhalb weniger Millisekunden beteiligt sind, wurden die genetischen Möglichkeiten der Fruchtfliege Drosophila melanogaster genutzt. Es zeigte sich, dass das Protein Bruchpilot in Drosophila am Aufbau der Cytomatrixstruktur beteiligt ist, dass die Anreicherung von Bruchpilot an der Freisetzungsstelle und die Größe des postsynaptischen Glutamatrezeptorfeldes lokal äußerst spezifisch aufeinander abgestimmt werden, und dass Bruchpilot maßgeblich an der Vesikelnachladung beteiligt ist. Die Funktion der Vesikelnachladung konnte auf intramolekularem Niveau einem bestimmten Teil des Bruchpilot Moleküls (dem C-Terminus) zugeordnet werden. Um diese an Invertebraten gewonnen Befunde auf Synapsen des zentralen Nervensystems von Wirbeltieren zu übertragen, wurden cerebelläre Moosfasersynapsen untersucht, an denen hochfrequente synaptische Übertragung und schnelle Vesikelnachladung beschrieben wurden. Obwohl das Drosophila-Protein Bruchpilot kein direktes Sequenzhomolog bei Vertebraten hat, erschien das Invertebraten-spezifische Cytomatrixprotein Bassoon ein interessanter Kandidat zu sein, der bei der hochfrequenten synaptischen Übertragung eine ähnliche Funktion ausführen könnte. In der Tat zeigte die mechanistische Untersuchung von Bassoonmutanten, dass Bassoon die Nachladerate an Synapsen des zentralen Nervensystems beschleunigt.
Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit sind von Bedeutung für unser
Verständnis schneller Informationsverarbeitung in unserem Nervensystem und sollten neue Aspekte für unser Verständnis der Pathophysiologie neurologischer Erkrankungen eröffnen.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa.de:bsz:15-qucosa-77329 |
| Date | 18 October 2011 |
| Creators | Hallermann, Stefan |
| Contributors | Universität Leipzig, |
| Publisher | Universitätsbibliothek Leipzig |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | deu |
| Detected Language | German |
| Type | doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
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