home>mypoint>archiv>2009012901.xml Artikel teilen:

Kalziumkanäle: Stabil in Synapsen

Lernen geschieht, wenn Erfahrungen in unserem Gehirn zu anhaltenden Veränderungen an Synapsen führen. Diese synaptische Plastizität wird maßgeblich durch Kalziumkanäle gesteuert. In ihrer kürzlich im Journal of Neuroscience publizierten Forschungsarbeit zeigten Valentina Di Biase und Kollegen in der Gruppe von Prof. Bernhard Flucher (Sektion für Physiologie), dass Anzahl und Verteilung der L-Typ Kalziumkanäle während der molekularen Veränderungen bei synaptischer Plastizität unverändert bleiben.

Verankerung für postsynaptische Kalziumkanäle gesucht

In Neuronen des zentralen Nervensystems steuern L-Typ Kalziumkanäle unter Anderem die Expression aktivitätsregulierter Gene und tragen somit zu jenen Veränderungen an Synapsen bei, die zur Bildung von Langzeitgedächtnis führen. Dazu sind diese Kalziumkanäle in charakteristischer Weise an der Oberfläche der Dendriten angeordnet (Obermair et al., 2004) und interagieren funktionell mit verschiedenen Scaffold-(Gerüst) und Signalproteinen. Ob diese L-Typ Kalziumkanäle allerdings tatsächlich Bestandteil des postsynaptischen Signalkomplexes sind und wie sie in der Membran verankert sind, dazu gab es widersprüchliche Befunde. Valentina Di Biase untersuchte nun diese Frage (Di Biase et al., 2008). Dazu exprimierte sie mutierte Kanäle, in denen die molekularen Bindungsstellen zu wichtigen Scaffold-Proteinen zerstört waren, in kultivierten hippocampalen Neuronen und analysierte anschließend die Expression und Lokalisation der Kanäle. Weiters bewirkte sie mittels pharmakologischer Methoden den selektiven Abbau wichtiger Scaffold-Proteine in der postsynaptischen Membran. Erstaunlicherweise führte keiner dieser Eingriffe zu einer Änderung der Expression oder Lokalisation der Kalziumkanäle. „Im Gegenteil“, erklärt Valentina Di Biase, „die Anzahl und Verteilung der Kalziumkanäle bleiben selbst während jenen massiven molekularen Veränderungen unverändert, die zur anhaltenden Schwächung (Long-Term Depression) der Synapsen führen“. Überdies zeigte eine fluoreszenzmikroskopische Analyse, jenseits der Auflösungsgrenzen der herkömmlichen Lichtmikroskopie (Di Biase et al., 2009), dass die Kalziumkanäle gar nicht in der eigentlichen postsynaptischen Membran lokalisiert sind.

Eigenständiger postsynaptischer Signal-Komplex

Zusammen demonstrierten diese Arbeiten, dass L-Typ Kalziumkanäle in Neuronen des zentralen Nervensystems während synaptischen Veränderungen stabil bleiben, und dass die „üblichen Verdächtigen“ Scaffold-Proteine nicht für deren Stabilität verantwortlich sind. Die Frage, wie diese wichtigen Kanäle in Dendriten verankert werden, bleibt somit weiterhin unbeantwortet. „Allerdings zeigen die neuen Befunde deutlich“, unterstreicht Prof. Flucher die Forschungsergebnisse, „dass der L-Typ Kalziumkanal nicht Teil des dynamischen postsynaptischen Signalkomplexes ist, sondern einen eigenen Signalkomplex bildet, der synaptische Veränderungen bewirken kann, aber selbst davon wenig oder gar nicht betroffen ist.“