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Dr. Stefanie Merker
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Originalpublikation

Satoru Yamagishi*, Falko Hampel*, Katsuhiko Hata, Daniel del Toro, Manuela Schwark, Elena Kvachnina, Martin Bastmeyer, Toshihide Yamashita, Victor Tarabykin, Rüdiger Klein, Joaquim Egea
FLRT2 and FLRT3 act as repulsive guidance cues for Unc5-positive neurons

Neurobiologie

Neuer Wegweiser für wandernde Nervenzellen entdeckt

Forscher finden ganz neue Funktionen einer Proteinfamilie

15. Juni 2011

Die Großhirnrinde ist ein Netzwerk aus mehreren Milliarden Nervenzellen. Hier werden Bewegungen und Sinneseindrücke verarbeitet und gesteuert, ebenso wie Funktionen der Sprache und des logischen Denkens. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Neurobiologie in Martinsried konnten nun mit einem internationalen Team einen wichtigen Mechanismus zur Entwicklung dieser komplexen Struktur aufklären. Die sogenannten FLRT-Proteine sitzen auf der Oberfläche von Zellen und steuern die Festigkeit von embryonalem Gewebe, beispielsweise bei der Herzentwicklung. Nun fanden die Wissenschaftler in Mäusen noch eine zweite, bis dato unbekannte Funktion der FLRT-Proteine: Ein Teil des Proteins kann sich abtrennen und als Bindungspartner an einen Rezeptor auf einer Nervenzelle binden. Junge, wandernde Nervenzellen der Großhirnrinde werden durch diese FLRT-Proteine abgestoßen und so gelenkt. Eine wichtige Erkenntnis, um den Aufbau dieser zentralen Gehirnstruktur zu verstehen. 
Streifenwachstum in der Zellkultur: Treffen die Unc5-Rezeptoren auswachsender Nervenzellen auf FLRT-Proteine (in den blauen Bereichen), so zieht sich der entsprechende Zellfortsatz zurück und wächst in einem FLRT-freien Bereich weiter. Bild vergrößern
Streifenwachstum in der Zellkultur: Treffen die Unc5-Rezeptoren auswachsender Nervenzellen auf FLRT-Proteine (in den blauen Bereichen), so zieht sich der entsprechende Zellfortsatz zurück und wächst in einem FLRT-freien Bereich weiter. [weniger]

Menschen wie Mozart, Einstein oder van Gogh verdanken ihre außergewöhnlichen Fähigkeiten ihrer Großhirnrinde. Dank der Nervenzellen in diesem Bereich können auch wir "Normalsterbliche" lernen, sprechen, Sinneseindrücke verarbeiten und logisch denken. Damit diese Prozesse optimal funktionieren, müssen sich die Nervenzellen mit ihren entsprechenden Partnerzellen verbinden. Keine leichte Aufgabe, denn in der frühen Gehirnentwicklung herrscht in der Großhirnrinde Hochbetrieb: Junge Nervenzellen strömen in den entstehenden Hirnbereich, wo sie entweder direkt zu ihrem Zielort wandern, oder erst eine Zeit geduldig warten, bis sie ihren Weg fortsetzen. Nach und nach entsteht so eine typische Schichtstruktur aus Zellkörpern. Einmal an ihrem Platz angekommen, schicken die Zellen ihre Fortsätze aus, die zum Teil mit Nachbarzellen und zum Teil mit Zellen aus anderen Schichten Kontakte knüpfen. Woher wissen die Zellen in diesem Getümmel aus Milliarden von wandernden Zellen und auswachsenden Zellfortsätzen, in welche Schicht sie wandern und wohin sie ihre Fortsätze schicken müssen?

Proteine als Wachstumslotsen

Mittlerweile sind einige Proteine auf der Oberfläche auswachsender Nervenfortsätze bekannt, die bei der Orientierung helfen. Die Wissenschaftler des Martinsrieder Max-Planck-Instituts für Neurobiologie arbeiten beispielsweise seit einigen Jahren erfolgreich an sogenannten Ephrinen, die Nervenzellfortsätze durch Abstoßung lenken. Bei einer anderen Gruppe, den FLRT-Proteinen, handelt es sich um Oberflächenrezeptoren, die jedoch die Fortsätze anderer Zellen anziehen und so einen Zellverband zusammenhalten. Frühere Arbeiten der Martinsrieder Wissenschaftler hatten gezeigt, dass beim Verlust eines von drei FLRT-Proteinen embryonales Gewebe auseinanderbricht und sich die Zellen zu einem ganz anderen Zelltyp weiterentwickeln. Nun haben die Wissenschaftler mit einem internationalen Kollegenteam gezeigt, dass die FLRT-Proteine noch eine zweite Funktion haben: Sie helfen Nervenzellen während der Gehirnentwicklung bei der Orientierung.

 
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