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. 

Die Neurobiologen konnten zeigen, dass sich ein Teil des FLRT-Rezeptors abspalten, und an sogenannte Unc5-Rezeptoren auf anderen Nervenzellen binden kann. Das Ergebnis dieser Bindung ist dramatisch: Die Wachstumsspitze des Axons kollabiert, es zieht sich zurück und bleibt stehen oder wächst in eine andere Richtung weiter. Zusätzlich zu der bereits bekannten, anziehenden Funktion der FLRT-Proteine, kann der abgespaltene Teil des Proteins somit auch ein abstoßendes Signal für Nervenzellen sein. "Es ist ungewöhnlich und hat uns daher überrascht, dass ein Rezeptor, oder ein Teil von ihm, selbst zum Bindungspartner eines anderen Rezeptors wird", sagt Rüdiger Klein, der Leiter der Studie. "Je komplexer ein Lebewesen wird, desto mehr Funktionen müssen anscheinend seine einzelnen Komponenten übernehmen."

Leitsystem in der Großhirnrinde

Wie wichtig die neu entdeckte Interaktion von FLRT und Unc5 für die Entwicklung der Großhirnrinde ist, konnten die Wissenschaftler bereits belegen. Sie zeigten, dass junge Nervenzellen ohne Unc5-Rezeptoren die erste Schicht der sich bildenden Großhirnrinde, bestehend aus Nervenzellen mit FLRT-Proteinen, ohne Probleme passieren. Andere Nervenzellen mit Unc5-Rezeptoren kommen an dieser Schicht dagegen nicht so schnell vorbei. Diese Zellen müssen warten, bis sich ihre Rezeptoren zurückgebildet haben. Während dieser Zeit haben die ursprünglich Unc5-freien Zellen ihre Position in der Großhirnrinde erreicht und sich in einer neuen Schicht etabliert. Wenn die Zellen mit den rückgebildeten Unc5-Rezeptoren nun in die Großhirnrinde einwandern, müssen sie wahrscheinlich mit den Unc5-freien Zellen interagieren, bevor sie sich niederlassen und ihre Rezeptoren wieder aufbauen können. So trägt das Zusammenspiel von FLRT und Unc5 zur korrekten Schichtentwicklung der Großhirnrinde bei. "Eine wichtige Erkenntnis, die uns langfristig auch bei Fehlentwicklungen in diesem Bereich und anderen Gehirnstrukturen weiterhelfen könnte", so Rüdiger Klein.

[SM]

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