Zur Proteinhomöostase in Neuronen
Neuronale Synapsen besitzen 100 bis 500 Proteinarten, deren Kopienzahl auf Synapsenebene variiert. Um die neuronale synaptische Funktion zu gewährleisten, müssen Synthese, Transport und Abbau dieser Proteine streng kontrolliert werden. Obwohl ein direkter Zusammenhang zwischen der Proteinhomöostase und Veränderungen an Zellkörper und synaptischem Proteom besteht, ist noch unklar, wie diese beiden Prozesse koordiniert werden. Bislang galt, dass alle für die neuronale Funktion erforderlichen Proteine im neuronalen Zellkörper synthetisiert werden. Neuere Studien widerlegen dies aber und zeigen, dass die Proteinsynthese lokal in Axonen und Dendriten stattfindet. Damit befinden sich Proteinsynthese- und Abbaumaschinerie offenbar im selben subzellulären Kompartiment und müssen dort koordiniert werden, um die erforderliche Proteinkonzentration zu erreichen. Das EU-finanzierte Projekt NEURONALPROTEOSTASIS (Synaptic stability and modifiability: protein synthesis and degradation in neurons) untersuchte nun, wie Proteinsynthese und Proteinabbau koordiniert werden, damit neuronale Plastizität stattfinden kann, und auch die Wechselwirkung zwischen Proteinsynthese und -abbau speziell in Dendriten. Schwerpunkt des Projekts war der Ubiquitin-Proteasom-Pfad als einer der wichtigsten Signalwege des Proteinabbaus. Mit Proteasominhibitoren wurde der Proteinabbau signifikant gehemmt und damit die Proteinsynthese reduziert. Diese Reduzierung ging interessanterweise mit einer erhöhten Synthese spezifischer Proteine einher. Weitere Analysen dieses Prozesses ergaben eine chemische Substanz, die die unterbrochene Proteinsynthese nach der Proteasomhemmung wieder rückgängig machen kann. Insgesamt bilden die Ergebnisse von NEURONALPROTEOSTASIS die Grundlage für künftige Studien zur spezifischen Koordination von Proteinsynthese und -abbau in neuronalen Dendriten. Genauere Kenntnisse dieser Interaktion in post-mitotischen Zellen wie Neuronen werden dazu beitragen, die Reaktion solcher Zellen unter Stress zu klären, was von großer medizinischer Bedeutung ist, da Proteasomfehlfunktionen Parkinson und Alzheimer begünstigen.
Schlüsselbegriffe
Neuronen, Proteinsynthese, Dendriten, NEURONALPROTEOSTASIS, Proteasom