Wie synaptische Aktivität den Proteinhaushalt in Neuronen reguliert

Pressemitteilung, 11. Februar 2015
Wie synaptische Aktivität den Proteinhaushalt in Neuronen reguliert –
neuer Signalweg in Nervenzellen entdeckt
Aktuell publizierte Studie bringt Hinweise auf Informationsverarbeitung im Gehirn
Synapsen bilden die Kontaktstellen von Nervenzellen zueinander. Mehr als 1000
verschiedene Proteinbausteine befinden sich in einer einzelnen Synapse und viele von
ihnen sind in ihrer Funktion immer noch rätselhaft. CtBP1 – die Kurzform für das
C-terminal bindende Protein 1 – ist eines dieser Eiweiße. In langjähriger Forschung ist es
dem Team um Dr. Anna Fejtová vom Magdeburger Leibniz-Institut für Neurobiologie (LIN)
gelungen, eine wichtige Funktion von CtBP1 in Nervenzellen aufzuklären. Die Ergebnisse
wurden in einem kürzlich veröffentlichen Beitrag im renommierten Fachmagazin The
EMBO Journal vorgestellt.
CtBP1 ist ein Protein, dessen Funktion darin besteht, die Produktion neuer Proteine in der
Zelle zu hemmen. Da dieser Prozess in verschiedenen Körperzellen eine Rolle spielt, ist
CtBP1 in unterschiedlichen Zelltypen zu finden. Obwohl bereits seit Jahren bekannt ist, dass
das Eiweiß ebenso in Nervenzellen vorkommt, war bisher wenig über seine Aufgaben im
Nervensystem bekannt.
Die Forscher vom LIN konnten in Zusammenarbeit mit Humangenetikern von der Otto-vonGuericke-Universität Magdeburg zeigen, dass sich CtBP1 nicht nur im Zellkern befindet – dem Ort der Genregulation, wo über die Herstellung neuer Proteine entschieden wird.
Auch in den Präsynapsen, den Kontakt- und Kommunikationsstellen zwischen den
Nervenzellen, ist es vorhanden. „So ein duales Verteilungsmuster eines Moleküls in diesen
beiden Kompartimenten einer Nervenzelle ist äußerst selten und könnte auf eine direkte
Kopplung der neuronalen Aktivität und der Genregulation hindeuten“, kommentieren die
Wissenschaftler ihre Entdeckung.
Außerdem hat die Forschergruppe die Auswirkungen von erhöhter Aktivität im Netzwerk
der Nervenzellen auf die Funktionsweise von CtBP1 untersucht. Dabei konnten sie
bestätigen, dass die Funktionsweise des Proteins vom Stoffwechsel der Zelle beeinflusst
wird: Ist eine Nervenzelle aktiv, erhöht sich deren Stoffwechsel und CtBP1 wandert vom
Zellkern in die Präsynapse, wo es an Gerüstproteine wie Bassoon oder Piccolo binden kann.
Dadurch dass sich nun weniger CtBP1 im Zellkern befindet, wird auch das Ablesen der von
CtBP1 regulierten Gene nicht mehr blockiert. Durch das Lösen der „Bremse“ werden mehr
Proteine produziert, die von der aktiven Zelle gebraucht werden. Verringert sich der
Stoffwechsel infolge sinkender Aktivität jedoch wieder, wandert CtBP1 zurück in den
Zellkern und blockiert die Proteinbiosynthese erneut.
„Bisher hat noch niemand vor uns bewiesen, dass CtBP1 sowohl im Zellkern als auch an der
Präsynapse vorkommt und zwischen diesen Orten in beide Richtungen transportiert
Pressekontakt: Sophie Ehrenberg
Leibniz-Institut für Neurobiologie, Brenneckestr. 6, 39118 Magdeburg
Tel. +49-391-6263-93381, Fax +49-391-6263-93389,
E-Mail: [email protected]
Web: www.lin-magdeburg.de
Pressemitteilung, 11. Februar 2015
werden kann“, beschreibt Gruppenleiterin Fejtová den Durchbruch. Sie ergänzt: „Somit
können synaptische Signale über CtBP1 ihre Spuren im Zellkern hinterlassen.“ Der ebenfalls
an der Studie beteiligte wissenschaftliche Direktor des LIN, Eckart Gundelfinger, fügt hinzu:
„Der beschriebene Mechanismus könnte der Einspeicherung von Informationen im Zellkern
von Nervenzellen dienen und so an der Gedächtnisbildung beteiligt sein. Das wollen wir
nun in zukünftigen Studien klären.“
Die Erkenntnisse können also für weitere angewandte Forschungen genutzt werden, so
zum Beispiel für die Ursachenforschung bei Hirnerkrankungen wie neuropsychiatrischen
und neurodegenerativen Störungen oder auch Epilepsie.
Der komplette Fachartikel ist online verfügbar unter:
http://emboj.embopress.org/content/early/2015/02/04/embj.201488796
Das Leibniz-Institut für Neurobiologie (LIN) in Magdeburg ist ein Zentrum für Lern- und
Gedächtnisforschung.
LIN-Ansprechpartner:
Dr. Anna Fejtová
Tel.: +49-391-6263-93321
E-Mail: [email protected]
Dr. Anna Fejtová, Anika Dirks, Daniela Ivanova, Prof. Dr. Eckart D. Gundelfinger (v.l.n.r.)
Foto: LIN/Reinhard Blumenstein
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