Signale und Rezeptoren zur Steuerung der Hirnfunktion
Die Signalübertragung im Gehirn erfolgt hauptsächlich durch transmembrane Rezeptorproteine, die durch Freisetzung des Neurotransmitters Glutamat an den Synapsen interagieren. Kainatrezeptoren (KARs) gehören zu den exzitatorischen Glutamatrezeptoren und scheinen bei der synaptischen Integration, der Plastizität und bei der Neurotransmitter-Freisetzung eine Rolle zu spielen. Diese Aufgaben erfordern die richtige Lokalisierung der Rezeptoren in den Neuronen und die Interaktion mit zytoplasmatischen und extrazellulären Proteinen. Im EU-finanzierten Projekt "Synaptic trafficking of Kainate receptors in Hippocampal CA3 pyramidal cells in vivo" (Kartraf) wurde für Untersuchungen des Mechanismus der KAR-Lokalisierung ein Versuchstier verwendet, dem der Glutamatrezeptor 6 (GluR6) fehlte. Wissenschaftler konnten nachweisen, dass die Moosfaser-Synapsen im Hippocampus durch Re-Expression der Alpha-Komponente des GluR6-Rezeptors die gleiche Erregung zeigten wie Wildtypen. Zur genaueren Untersuchung der molekularen Interaktionen bei GluR6-Synapsen, wurde eine Vielzahl von Rezeptormutanten verwendet und durch elektrophysiologische Methoden wurde der KAR-gesteuerte Strom gemessen. Es konnte nachgewiesen werden, dass die letzten 29 Aminosäuren-Bausteine des GluR6-Rezeptors für die richtige synaptische Lokalisierung benötigt werden. Außerdem zeigten Experimente mit einem Mutanten, dem die Ankerdomäne PDZ fehlte, dass die mit dieser Domäne interagierenden Proteine für die richtige KAR-Lokalisierung an den Synapsen unerheblich waren. Die weitere Erforschung des Mechanismus der KAR-Regulation erbrachte Hinweise darauf, dass der N-Cadherin/Beta-Katenin-Adhäsionskomplex dabei eine wichtige Rolle spielt. Insgesamt wurden durch das Kartraf-Projekt neue Erkenntnisse im Hinblick auf den Regulationsmechanismus der KAR-Lokalisierung an den Synapsen im Hippocampus gewonnen. Die Projektergebnisse ermöglichen ein besseres Verständnis der Signalübertragung im Hippocampus und der Bedeutung der Kainatrezeptoren für die Hirnfunktion.
