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Rätsel um Synapsen gelöst

Wie Nervenzellen kommunizieren

Synapsen sind Verbindungen zwischen kommunizierenden Nervenzellen. © Rubén Fernández-Busnadiego / MPI für Biochemie

Das menschliche Gehirn besitzt mehr als 100 Milliarden Nervenzellen, die wiederum in der Lage sind, mit Tausenden ihrer Nachbaren zu kommunizieren. Verknüpft sind Nervenzellen über so genannte Synapsen. Max-Planck-Forschern ist es jetzt erstmals gelungen, detaillierte 3D-Aufnahmen von Synapsen einzufangen – mit überraschenden Ergebnissen.

„Mit Hilfe der Kryoelektronentomografie konnten wir Strukturen in der Synapse aufspüren und analysieren, die vorher völlig unbekannt waren“, berichtet der spanische Physiker Rubén Fernández-Busnadiego vom Max-Planck-Institut für Biochemie in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „Journal of Cell Biology“.

Kleinste Verpackungseinheiten im Visier

Wenn Nervenzellen, auch bekannt als Neurone, miteinander kommunizieren, feuert die Senderzelle Transmittermoleküle auf die Empfängerzelle. Das Ergebnis ist ein elektrischer Impuls in der Empfängerzelle und somit die Übertragung von Informationen von einer Zelle auf die andere.

In ihrer neuen Studie konzentrierten sich die Max-Planck-Wissenschaftler um Fernández-Busnadiego und Wolfgang Baumeister aus der Abteilung Molekulare Strukturbiologie auf die kleinen Verpackungseinheiten, Vesikel genannt, in denen die Transmittermoleküle transportieren werden.

Feine Filamente verknüpfen Vesikel miteinander

Die Wissenschaftler konnten dabei zeigen, dass feinste Filamente diese Vesikel miteinander verknüpfen. Außerdem verbinden sie die Vesikel mit der aktiven Zone der Synapse, der Stelle in der Zellhülle, wo die Transmittermoleküle freigesetzt werden.

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„Diese filamentartigen Strukturen sind wie Barrieren, die das freie Bewegen der Vesikel verhindern“, erläutert Fernández-Busnadiego. „Sie halten sie an ihrem Platz bis der auslösende elektrische Impuls ankommt und sorgen dann dafür, dass die Vesikel die Zellhülle erreichen.“

(idw – Max-Planck-Institut für Biochemie, 05.02.2010 – DLO)

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