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Synaptotagmin 2 ist ein Kalziumsensor im präsynaptischen Neuron. In der Studie verglichen die Autoren Signale in Synapsen, die Synaptotagmin 2 enthalten, mit solchen, in denen sie Synaptotagmin 2 entfernt hatten. Synaptotagmin 2 löst eine schnellere Ausschüttung des Neurotransmitter GABA in die Synapse aus.
Kalziumsensor an inhibitorischer Synapse identifiziert – Studie geleitet
von Peter Jonas erscheint in Cell Reports
Synapsen, die Verbindungen zwischen Neuronen,
gibt es in verschiedenen Varianten. Sie unterscheiden sich durch die
Chemikalie, die sie als Botenstoff verwenden. Botenstoffe, oder Neurotransmitter,
werden an der Synapse freigesetzt nachdem Kalziumionen in das Neuron
einströmen. Synapsen, die einen Botenstoff namens GABA verwenden – die
GABAergen Synapsen – zeichnen sich durch ihre Geschwindigkeit und Präzision
aus. Das Geheimnis hinter ihrer Geschwindigkeit war jedoch bis jetzt nicht
vollständig bekannt, eben so wenig wie der Sensor, mit dem sie das Einströmen
des Kalziums messen. Beide Fragen beantwortet nun eine Studie, die heute in Cell
Reports erscheint. Sie wurde von Peter Jonas, Professor am Institute of
Science and Technology Austria (IST Austria), gemeinsam mit seiner Gruppe sowie
Forschern am Max Planck Florida Institute for Neuroscience durchgeführt. Sie
fanden heraus, dass GABAerge Synapsen ihre Signale zum Teil aufgrund ihres
Kalziumsensors so schnell und präzise senden können, und dass Synaptotagmin 2
in dieser Art von Synapse der wichtigste Sensor für die Kalziummenge im Neuron
ist. „Wir haben zum ersten Mal den Kalziumsensor identifiziert, der das
Ausschütten von Neurotransmitter an einer inhibitorischen Synapse auslöst“,
fasst Peter Jonas zusammen.
Interneuronen, die GABA als Neurotransmitter
verwenden, sind wichtig um die Aktivität in neuronalen Mikroschaltkreisen zu
kontrollieren. In allen Gehirnregionen und Spezies ist das Kennzeichen dieser
GABAergen Interneuronen die Geschwindigkeit, mit der sie Signale senden: die
Verzögerung zwischen Stimulation und Antwort liegt im Bereich von
Submillisekunden. Peter Jonas und sein Team fragten sich, ob der Kalziumsensor,
der das Freisetzen von Neurotransmitter auslöst, zu dieser Geschwindigkeit
beiträgt. In ihrer Studie untersuchen sie die Synapse zwischen Korbzellen und
Purkinje Zellen. Diese wichtige inhibitorische Synapse befindet sich im
Kleinhirn, einer Gehirnregion, die wichtige Aufgaben bei der Steuerung
der Motorik erfüllt.
Während Synaptotagmin 1 als Kalziumsensor an
exzitatorischen Synapsen verwendet wird, identifizieren Peter Jonas und
Kollegen Synaptotagmin 2 als den wichtigsten Sensor in inhibitorischen
GABAergen Interneuronen im Kleinhirn. Sie zeigen, dass Synaptotagmin 2 eine
schnellere Ausschüttung von Neurotransmittern auslöst als Synaptotagmin 1.
Gleichzeitig bewirkt Synaptotagmin 2 auch ein schnelleres Wiederbefüllen von
Vesikeln mit Neurotransmittern. So ist das Neuron schneller wieder bereit, ein
erneutes Signal auszuschicken. Das hat wichtige Auswirkungen für die Funktion
GABAerger Interneuronen, erklärt Peter Jonas: „Dass GABAerge Synapsen
Synaptotagmin 2 verwenden ist ein Grund dafür, dass sie Signale so schnell
senden können. Synaptotagmin 2 könnte die Geschwindigkeit der Hemmung in
Mikroschaltkreisen kontrollieren, und GABAergen Synapsen ermöglichen, ihren
Output zu erhalten, indem es den Pool an Neurotransmittern rasch wieder
befüllt.“
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Kontakt:
Prof.
Peter Jonas
Tel: +43 (0)2243 9000-3701
peter.jonas@ist.ac.at
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