Molekulare Abläufe bei der Bildung neuronaler Schaltkreise
Nervenzellen übertragen Informationen im ganzen Körper durch spezielle Verbindungen, die als Synapsen bezeichnet werden. Während der postnatalen Entwicklung produziert das Gehirn überschüssige Synapsen, die später durch neuronale Aktivitäten verfeinert werden. Dies ist ein grundlegender Prozess, denn er definiert reife neuronale Schaltkreise und ist entscheidend für die Codierung des Gedächtnisses. Von zentraler Bedeutung für die Entscheidung, ob eine bestimmte Synapse gestört oder aber eliminiert wird, ist der Reifungsprozess des NMDA-Rezeptors. Allerdings weiß man noch sehr wenig über die Faktoren, die den genauen Entwicklungszeitpunkt und die Synapsenspezifität dieses Prozesses steuern, oder darüber, wie sie sich auf die Synapsenstabilität auswirken. Um dieses Problem anzugehen, wollten Projektwissenschaftler des EU-geförderten Projekts NMDAR-SYNPRUN (The roles of juvenile NMDA receptors in synapse maturation and elimination and their association with cognition) die Mobilität des Rezeptors innerhalb der Plasmamembran und seine Verteilung zwischen synaptischen und extrasynaptischen Orten untersuchen. Funktionellen NMDA-Rezeptoren sind Heterodimere von GluN1, GluN2 und GluN3-Untereinheiten, die jeweils unterschiedliche Eigenschaften verleihen und die Rezeptorsignalisierung und -lokalisierung auf der neuronalen Oberfläche beeinflussen. Die Forschung konzentrierte sich auf die Mobilität von GluN3-NMDA-Rezeptoren und die Rolle von GluN3-Untereinheiten bei der synaptischen NMDA-Rezeptor-Aktivität. Die Wissenschaftler beobachteten, dass GluN3A-Expression sich auf die Diffusionsdynamik und synaptische Anhäufung von GluN2A-NMDA-Rezeptoren in unreifen Neuronen auswirkt. Sie stellten die Vermutung auf, dass früh nach der Geburt hohe GluN3A-Werte reife GluN2A-Untereinheiten von Synapsen fernhalten, während der Reifung von adulten neuronalen Netzwerken durch die Herunterregulierung von GluN3A angetrieben wird. Ein verstärktes Augenmerk wurde auch auf die Entschlüsselung der Rolle des GluN3A-vermittelten Signalwegs bei der Bestimmung der Wirbelsäulendichte und der Größe in Neuronen gelegt. Verschiedene kognitive Störungen stehen im Zusammenhang mit einem gestörten Gleichgewicht zwischen Reifung und Beseitigung von Synapsen. Die Ergebnisse aus NMDAR-SYNPRUN könnten sich für die klinische Anwendung in Bereichen wie etwa die zielgerichtete Therapie für neurologische Erkrankungen als nützlich erweisen.
Schlüsselbegriffe
Nervenzellen, Synapsen, Gedächtnis-Codierung, NMDA-Rezeptor, Entwicklung, Signalisierung, GluN3A
