Biophysikalische Chemie Neue Ansätze gegen Alzheimer und Co.

Redakteur: Marion Henig

Wie leitet unser Körper nervliche Reize weiter? Forscher sind bei der Aufklärung der Signalübertragung zwischen den Nervenzellen einen wichtigen Schritt weitergekommen. Daraus könnten neue Ansätze für Schmerzmittel, Psychopharmaka oder Medikamente gegen Alzheimer resultieren.

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Wird die Signalübertragung zwischen den Nervenzellen gänzlich verstanden, könnten aus diesem Wissen neue Schmerzmittel, Psychopharmaka oder Medikamente gegen Alzheimer entwickelt werden.
Wird die Signalübertragung zwischen den Nervenzellen gänzlich verstanden, könnten aus diesem Wissen neue Schmerzmittel, Psychopharmaka oder Medikamente gegen Alzheimer entwickelt werden.
( Bild: TU Braunschweig )

Braunschweig/Göttingen - An der Technischen Universität Braunschweig und am Max-Planck-Institut für Biophysikalische Chemie in Göttingen haben Wissenschaftler die Übertragung von Botenstoffen von einer Zelle zur nächsten im Reagenzglas nachgestellt und mit einer neuen Methode untersucht. Damit können sie Einflussfaktoren einzelner Biomoleküle genauer bestimmen. Auch die zeitlichen Abläufe der Signalübertragung können so besser verstanden werden. Die Erkenntnisse könnten hilfreich sein, um zum Beispiel neue Medikamente zu entwickeln, die gezielt Störungen oder Abläufe im Nervensystem beseitigen bzw. beeinflussen oder um neue Ansätze für Schmerzmittel, Psychopharmaka oder Medikamente gegen Krankheiten wie Parkinson oder Alzheimer verfolgen zu können.

Für die Übertragung von Signalen zwischen den Zellen sorgen Neurotransmitter. Sie sind innerhalb der Nervenzellen in den Vesikeln gespeichert. Diese schwimmen aber normalerweise frei in der Zelle und würden zu lange brauchen, um die Botenstoffe für die Signalweiterleitung an die Zellwand zu bringen. Daher docken mit Botenstoff gefüllte Nervenvesikel zuvor an die Zellwand an, um dort auf ein chemisches Signal für eine Entleerung der Botenstoffe zu warten. Die Vesikel reißen dann zusammen mit der Zellwand auf und schütten sofort Botenstoffe in die Zellumgebung aus. Von den Nachbarzellen werden diese Stoffe aufgenommen und erkannt.

Prof. Peter Jomo Walla und Prof. Reinhard Jahn, die beide Arbeitsgruppen für Biophysikalische Chemie an der TU Braunschweig bzw. am Max-Planck-Institut in Göttingen leiten, haben eine neue Methode entwickelt, um den Mechanismus genauer beobachten zu können. „Bisher wurde meist nur beobachtet, wie das System vor und nach der Ausschüttung aussieht. Aber um die Mechanismen wirklich zu verstehen, ist natürlich der Moment kurz vor dem Startschuss entscheidend. Mit unserer neuen Methode können wir dies nun ganz einfach erkennen“ , erläutert Walla. Das Forscherteam hat Vesikel farbig markiert und kann sehr viele von ihnen unter einem Spezialmikroskop gleichzeitig beobachten. „Mit unserem neuen Verfahren können wir nun gezielt einzelne Biomoleküle hinzugeben oder weglassen und so untersuchen, welche davon wichtig sind und wie die Mechanismen genau ablaufen“, erklärt Prof. Peter Jomo Walla.

Zunächst werden die Vesikel mit Proteinen wie mit kleinen Klammern an die Zellwand geheftet. Erst, wenn an dieser Stelle ein Nervenreiz von außen auftrifft, zum Beispiel in Form einer höheren Konzentration von Kalziumionen, löst dies die entscheidende Reaktion aus: Die Membran des Vesikels vereinigt sich blitzschnell mit der Zellmembran, und das Vesikel stülpt seinen Inhalt nach außen. Das Ganze geschieht innerhalb von Sekundenbruchteilen und spielt sich in Größenordnungen von nur wenigen Nanometern ab.

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