Bindeproteine schaffen neuronale Balance
Staufen und Pumilio beeinflussen Synapsen im zentralen Nervensystem auf unterschiedliche Art
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DNA: Staufen und Pumilio von großer Bedeutung (Bild: pixabay.com, geralt) |
München (pte001/24.06.2021/06:00) Zellen des zentralen Nervensystems müssen flexibel auf neue Anforderungen und Reize reagieren. Dafür müssen sie ständig neu verschaltet und Protein-Baupläne von Boten-RNAs (mRNAs) zur richtigen Zeit an den richtigen Ort gebracht werden. mRNA-Bindeproteine regulieren dabei zahlreiche zelluläre Funktionen. Ein Team um Michael Kiebler von der Universität München http://lmu.de hat nun für die Bindeproteine Staufen und Pumilio gezeigt, dass sie die Synapse auf unterschiedliche Art beeinflussen und sich in der Aufrechterhaltung des neuronalen Gleichgewichts ergänzen.
Nervenzellkulturen genutzt
Beide Bindeproteine sind an der Regulation der Reizübertragung an der Synapse beteiligt und ihre mRNA-Zielstrukturen überlappen sich. Teilweise kommen sie sogar in denselben Granula vor. Granula sind kleine Partikel, in denen mRNAs, Proteine und Translationsregulatoren bis zu ihrem Bestimmungsort transportiert werden. "Wie die Bindeproteine allerdings funktionell in Verbindung stehen und welche Signalwege sie in den Nervenzellen ansteuern, war bis dahin unbekannt", sagt Rico Schieweck, Mitarbeiter in Kieblers Team und Erstautor der Studie.
Mithilfe von Nervenzellkulturen konnte nachgewiesen werden, dass Staufen und Pumilio je unterschiedliche synaptische Signalwege regulieren. Staufen reguliert vor allem die RNA-Levels und damit die Menge der produzierten Proteine. Es beeinflusst unter anderem Entwicklungsprozesse und den Umbau synaptischer Verbindungen, etwa bei Lernprozessen. Pumilio dagegen wirkt eher auf Translationsebene, also bei der Umsetzung der mRNA in Proteine. Dabei hat es eine duale Rolle bei der Reizübertragung.
"Unbekannter Koordinator"
"Wir konnten Pumilio als bisher unbekannten Koordinator der neuronalen Hemmung identifizieren, zudem reguliert es auch direkt die Erregbarkeit von Nervenzellen", weiß Schieweck. Fehlt das Protein, so komme es zur überschießenden neuronalen Erregung. Insgesamt betrachten die Forscher Pumilio und Staufen als das Yin und Yang der synaptischen Proteinexpression. Indem sie differenziert und hochselektiv unterschiedliche Prozesse beeinflussen, gewährleisten sie gemeinsam die Funktion einer Synapse.
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