Neue Methoden zur Erforschung synaptischer Plastizität
Neuronale Synapsen verändern je nach Bedarf ihre Plastizität, d.h.sie werden in Abhängigkeit von ihrer eigenen Aktivität oder der anderer Neuronen (Signalumleitung) verstärkt oder reduziert. Diese faszinierende Eigenschaft bildet, so vermutet man, die Grundlage für Lernen und Gedächtnis. Sind die Mechanismen der synaptischen Plastizität eingehend geklärt, könnten damit pathologische Veränderungen als Ursachen kognitiver Störungen dingfest gemacht werden. Das EU-finanzierte Projekt ENDOAMPAR (Endosomal sorting of AMPA receptors for synaptic plasticity) untersuchte die endosomalen Kompartimente neuronaler Synapsen. Für die synaptische Signalübertragung werden verschiedenste Substanzen durch die Membran geschleust, wobei auch das Recycling von Neurotransmitterrezeptoren eine Rolle spielt. Obwohl diese Prozesse bedeutsam sind, sind die regulatorischen Mechanismen des Membrantransports und deren Zusammenhang mit synaptischer Plastizität noch kaum geklärt. Zur Beantwortung dieser Frage untersuchte ENDOAMPAR spezialisierte endozytische Vesikel, die das Protein APPL1 enthalten. Diese Vesikel entstehen in der Frühphase der Internalisierung und transportieren ihren Inhalt zum Zellkern. Mittels Fluoreszenzmarkierung und Herunterregulierung der Genexpression wurde eine Beteiligung von APPL1 am Recycling von Glutamatrezeptoren ausgeschlossen. APPL1 ist aber überraschenderweise an bestimmten Modellen für synaptische Plastizität beteiligt. Bei APPL1-defizienten Neuronen wurde eine Langzeitdepression - ein Phänomen, das mit dem Mangel an Glutamatrezeptoren assoziiert wird – jedoch keine Potenzierung beobachtet. Die Forscher folgerten daraus, dass APPL1 die neuronale Plastizität über die Signaltransduktion in spezifischen Signalwegen wie Akt reguliert. Insgesamt belegte die Forschungsarbeit von ENDOAMPAR, dass u.a.das endosomale Netzwerk neuronale Funktionen reguliert. Die Ergebnisse sind für die klinische Praxis vor allem deshalb interessant, weil eine APPL1-Deregulation das Lowe-Syndrom auslöst, eine genetische Krankheit, die mit geistiger und körperlicher Behinderung einhergeht.
