Der molekulare Transport in Neuronen
Der neuronale Transport wird streng durch das aufwendige Zusammenspiel zwischen dem Zytoskelett und molekularen Motoren gesteuert, die die Lieferung von Ladung und Organellen an spezifische zelluläre Kompartimenten sicherstellen. Die Bedeutung dieses Systems wird durch die wachsende Anzahl von menschlichen neurodegenerativen Krankheiten mit potenziellen Defekten an neuronalen Transportprozessen veranschaulicht. Mikrotubuli zeigen eine intrinsische Asymmetrie in Bezug auf die Transportrichtung, und diese Polarität unterscheidet sich signifikant zwischen Axonen und Dendriten. Es gibt Hinweise darauf, dass dynamische Mikrotubuli transient in dendritische Dornen eindringen, aber die neuronalen Signale und Mechanismen, die diesen Prozess erleichtern, wurden noch nicht erforscht. Um dies zu ändern und die Rolle von Mikrotubuli in der synaptischen Funktion aufzudecken, verwendeten die Wissenschaftler des EU-geförderten Projekts DYNAMICMTINSPINES (The role of dynamic microtubule in the structure and function of dendritic spines) kultivierte Hippocampus-Scheiben. Diese ähnelten eher den in-vivo-Bedingungen und konnten die Dynamik der Mikrotubuli besser darstellen. Die Experimente bestätigten die Polaritätsunterschiede von Mikrotubuli zwischen Axonen und Dendriten. Darüber hinaus ermöglichten Aufzeichnungen an lebenden Mäusen den Wissenschaftlern, die Mikrotubuli-Dynamik im intakten Zentralnervensystem zum ersten Mal zu untersuchen. Mikroskopische Untersuchungen von Mikrotubuli ließen darauf schließen, dass das Targeting von Dornen ein verbreitetes Phänomen in den Dendriten von Säugetierneuronen ist und von spezifischen synaptischen Signalen ausgelöst wird. Hochauflösende Live-Bildgebung ermöglichte den Forschern, Aktin als hauptsächliches nachgelagertes Ziel des Targeting-Mechanismus beim Dorneintritt zu identifizieren. Weitere Erkenntnisse zu den Mikrotubuli-interagierenden Proteinen trugen dazu bei, den zellulären Mechanismus zu beschreiben. Mikrotubuli erwiesen sich als wichtig für den synaptische Transport von Ladung und Endosomen in dendritischen Dornen. Insgesamt verbesserten die Ergebnisse aus DYNAMICMTINSPINES unser Verständnis des Prozesses der Mikrotubuli-Invasion in dendritischen Dornen. Das neuartige Konzept, dass dynamische Mikrotubuli in Dendriten Synapsen beeinflussen, macht den Prozess zu einem attraktiven therapeutischen Ziel für neurologische Erkrankungen.
Schlüsselbegriffe
Neuron, Mikrotubuli, Zytoskelett, Dendriten, Synapse
