Posted in: Biologie, Mathematik 30. September 2009 19:02 Weiter lesen →

Wie Nerven Identitätskrisen vermeiden

Grafik zeigt birnenförmige Zellen mit dunklen Kernen, von jeder zahlreiche Ausläufer ausgehend Eine Art molekularer Pass sorgt dafür, dass sich die Ausläufer ein und derselben Nervenzelle möglichst aus dem Weg gehen. Welche Eigenschaften dieser Pass aufweisen muss, haben amerikanische Forscher am Beispiel der Taufliege Drosophila untersucht. Erst dann, wenn die Tiere etwa 5.000 verschiedene Varianten eines Erkennungsproteins bilden können, verläuft die Entwicklung ihres Nervensystems völlig reibungslos.

Bild: NIH-National Institute on Aging

Liegt die Zahl möglicher Proteinvarianten niedriger, gehen sich häufig die Ausläufer verschiedener Nervenzellen unnötig aus dem Weg, beobachteten die Forscher um Lawrence Zipurksy von der University of California, Los Angeles. Fehlt der molekulare Pass dagegen gänzlich, bilden die Ausläufer ein und derselben Nervenzelle regelrechte Strähnen, berichtet die Gruppe im Magazin „Nature“.

Bei dem Erkennungsmolekül handelt es sich um das Drosophila-Protein Dscam1 (Down Syndrome cell adhesion molecule 1). Proteinen des Immunsystems nicht unähnlich, sitzt es in der Zellmembran der Nervenzellen und kann exakt identische Pendants auf benachbarten Zellausläufern binden. Geschieht dies, gehen die beiden Ausläufer auf Abstand zueinander, weil sie wahrscheinlich zu der gleichen Nervenzelle gehören.

Möglich wird diese Selbsterkennung dadurch, dass die Zellen drei Abschnitte des Dscam1-Gens auf etwas unterschiedliche Weise übersetzen. Als Resultat können die zugehörigen Abschnitte des Proteins in 12, 48 bzw. 33 Varianten vorkommen, entsprechend insgesamt 19.008 Varianten des Gesamtproteins.

Zipursky und Kollegen studierten Fliegenmutanten, bei denen dieser Spielraum mehr oder weniger stark eingeschränkt war. Bei verschiedenen Typen von Nervenzellen beobachteten sie den gleichen Effekt: Bei Fliegen mit 1.152 möglichen Varianten (12 mal 48 mal 2) verzweigten sich die Nervenausläufer nicht so, wie sie es sollten, weil sich Ausläufer verschiedener Zellen unnötig mieden. Waren jedoch 4.752 Varianten (3 mal 48 mal 33) möglich, unterschieden sich die Fliegenmutanten nicht von ihren wilden Artgenossen.

Die erstaunlich hohe Mindestzahl hat die gleiche Grundlage wie das berühmte „Geburtstagsparadoxon“, ergaben die Berechnungen der Forscher. Schon in einer kleinen Gruppe von Menschen, beispielsweise in einer Schulklasse, haben mit hoher Wahrscheinlichkeit zwei Personen am gleichen Tag Geburtstag. Analog dazu sind im Falle der Fliegennerven mehrere Tausend verschiedener Ausweise nötig, damit zwei benachbarte Nervenzellen nicht zufällig den gleichen tragen.

Forschung: Daisuke Hattori, Yi Chen und S. Lawrence Zipursky, Department of Biological Chemistry, Howard Hughes Medical Institute, School of Medicine, University of California, Los Angeles; und andere

Veröffentlichung Nature, Vol. 461, 1. Oktober 2009, pp 644-8, DOI 10.1038/nature08431

WWW:
Department of Biological Chemistry, UCLA
Wiring the Fly Brain
The Neuron
Antikörper-Vielfalt
Geburtstagsparadoxon

Lesen Sie dazu im Scienceticker:
Viel Spielraum für Nervenfasern
Alte Nerven jugendlich flexibel


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