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Molecular mechanisms regulating the trafficking of calcium-permeable and -impermeable AMPA receptors in synaptic plasticity

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Britische Forscher untersuchen Gehirnaktivität

AMPA-Typ-Glutamat-Rezeptoren (AMPAR) gewährleisten eine schnelle, exzitatorische Transmission im Zentralnervensystem. Forscher untersuchten Mechanismen zur Regulierung der synaptischen Expression von Calzium-permeablen AMPAR.

Gesundheit

Gehirnzellen kommunizieren über spezifische Kontaktpunkte – so genannte Synapsen. Dabei schüttet ein präsynaptisches Neuron einen chemischen Botenstoff aus, der an die Rezeptoren auf einer postsynaptischen Zelle bindet. Im Gehirn von Säugetieren ist Glutamat der wichtigste exzitatorische Neurotransmitter, und die aktivierten AMPAR gewährleisten eine schnelle exzitatorische Transmission. Die Rezeptoren sind Proteinkomplexe, die in die äußere Zellmembran eingebettet sind. Durch Glutamatbindung öffnet sich dieser Komplex, so dass Kationen die Membran durchdringen können. Der häufigste AMPAR-Typ sind Calzium-impermeable (CI-) AMPAR, aber auch die selteneren Calzium-permeablen (CP-) AMPAR ermöglichen den Calziumtransport. Für die Forscher des Projekts "CP-AMPAR trafficking" ist besonders die Tatsache interessant, dass offene CP-AMPAR den Transport von Calzium in eine Zelle ermöglichen, da dieser Prozess in Zusammenhang mit der neuronalen Entwicklung, langfristigen Veränderungen der Synapsenstärke bzw. –plastizität sowie des Schmerzempfindens steht. Wenig ist jedoch bekannt über die molekularen Mechanismen, die dem CP-AMPAR-Transport in die Synapsen zugrunde liegen, weshalb die Forscher einer möglichen Rolle der kürzlich entdeckten AMPA-auxiliären Untereinheiten nachgingen. Dies untersuchten sie an zerebellären Sternzellen, da diese Zellen beide AMPAR-Typen enthalten, wobei deren relative Expression auf der neuronalen Oberfläche streng reguliert und kompartmentalisiert ist. Die Untersuchungen wurden mittels hochauflösender Elektrophysiologie – der Aufzeichnung elektrischer Aktionspotenziale – und fluoreszenzbasierter Proteinbildgebung durchgeführt, und die Ergebnisse sollen zunächst in Manuskriptform und später im Rahmen einer umfangreichen wissenschaftlichen Forschungsarbeit vorgelegt werden.

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