Protein "Tweek" spielt in Nervenzellen wichtige Rolle
Das Geheimnis der Übermittlung von Informationen in Neuronen ist gelöst. Nach Ansicht EU-geförderter Forscher aus Belgien und den USA ist das Recycling eine sehr wichtige Komponente bei der Übertragung von Nervensignalen - aber das Protein Tweek spielt dabei die Hauptrolle. Die Ergebnisse kamen jüngst im Fachjournal Neuron zur Veröffentlichung. Im Lauf der Jahre haben Forscher mithilfe innovativer genetischer und biologischer Screeningansätze etliche Proteine identifiziert, die bei zellulären Prozessen wie etwa dem Vesikelrecycling aktiv sind. In dieser neuesten, teilweise durch ein EU-Marie-Curie-Exzellenzstipendium finanzierten Studie ist es allerdings gelungen, neues Licht in ein komplexes Thema zu bringen. Nervensignale werden über als Synapsen bezeichnete Strukturen, die an der Spitze des Neurons zu finden sind, von einer Nervenzelle zur nächsten übertragen. Dabei transportieren synaptische Vesikel, die man sich als kleine Blasen vorstellen kann, Neurotransmitter genannte Substanzen zur Synapse. Dann verschmelzen die Vesikel mit der Zellmembran; die Exozytose findet statt. Die Nervenzelle ergreift dann das zusätzliche Stückchen der Biomembran und stülpt dieses in die Zelle ein - dieser Prozess ist als Endozytose bekannt -, damit es recycelt und ein neues Vesikel ausgebildet werden kann. Was gibt nun den Auftakt zum synaptischem Vesikelrecycling? Hier konnte das Tweek-Protein identifiziert und charakterisiert werden. Benannt wurde es nach der South-Park-Zeichentrickfigur Tweek Tweak, einem hyperaktiven und ängstlichen Jungen, der viel zu viel Kaffee trinkt. "Tweek ist erforderlich, um das normale synaptische Vesikelrecycling aufrechtzuerhalten und beeinflusst die Verfügbarkeit der PI [Phosphoinositid-Lipide]", schreiben die Autoren. "Unsere Daten deuten darauf hin, dass Tweek das synaptische Vesikelrecycling zumindest teilweise durch die Beeinflussung des PI(4,5)P2 [Phosphatidylinositol 4,5-Bisphosphat] oder die Verfügbarkeit an der Synapse regulieren könnte." Hugo Bellen zufolge, der Professor für Molekular-und Humangenetik am Baylor College of Medicine (BCM) in den USA und Leitautor der Arbeit ist, zappeln Fruchtfliegen, denen Tweek fehlt, auf eine hyperaktive Art und Weise. "Der Verlust dieses Proteins verursacht endozytische Defekte", teilt er mit. Die Forscher entdeckten, dass Zellen ohne Tweek außerdem geringe Spiegel an PI(4,5)P2 aufwiesen, das in der Plasmamembran der meisten Zellen konzentriert ist. Eine Manipulation der Aktivität der Zellen zur Erhöhung der PI(4,5)P2-Spiegel trug dazu bei, den Defekt bei der Vesikelendozytose zu unterdrücken. Das Team führte zur Identifizierung von Proteinen, die die synaptische Transmission und Plastizität beeinflussen, genetische Screenings an Fliegen durch, die zufällig chemisch induzierte Mutationen tragen. Die Studie ergab: Führt man mutierten Neuronen, denen das Gen fehlt, das Tweek-Protein zu, so werden die endozytischen Defekte aufgehoben. Nach Angaben der Forscher verfügen die meisten Arten über Tweek, es ist nur schwer zu lokalisieren, da es in der Zelle nur in sehr kleinen Mengen vorkommt. "Wir haben eine Rolle des Tweek-Proteins bei der Sicherstellung der richtigen PI(4,5)P2-Spiegel festgestellt, sodass andere Proteine in die endozytische Zone herangezogen werden können", erklärt Professor Bellen. An der Studie nahmen weiterhin Wissenschaftler des Flämischen Instituts für Biotechnologie (VIB) und der Katholischen Universität Leuven (K.U. Leuven) aus Belgien und der Yale University School of Medicine in den USA teil.
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