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Rezeptoren für den Botenstoff Serotonin lassen sich so modifizieren, dass man sie gezielt mit Licht aktivieren kann. Das berichten Neurowissenschaftlerinnen und Neurowissenschaftler der Ruhr-Universität Bochum (RUB) mit Kollegen in der Zeitschrift „Neuron“. Ein Ungleichgewicht im Serotoninhaushalt scheint unter anderem für Angstzustände und Depressionen verantwortlich zu sein. Die Forscher stellen ein neues Modell bereit, um die Grundlagen dieser Störungen in Zellkulturen und lebenden Organismen zu untersuchen.
G-Protein-gekoppelte Rezeptoren spielen eine wichtige Rolle in der Medizin
Ein Rezeptor, der besonders wichtig für die Regulation des Serotoninhaushalts ist, ist der 5-HT1A-Rezeptor. Er gehört zur Klasse der G-Protein-gekoppelten Rezeptoren, kurz GPCR. Diese Art von Rezeptoren kann verschiedene Signalwege anstoßen und somit bestimmte Prozesse in der Zelle hemmen oder fördern. „Rund die Hälfte aller Medikamente wirkt gezielt auf G-Protein-gekoppelte Rezeptoren“, sagt Prof. Dr. Stefan Herlitze vom Lehrstuhl Allgemeine Zoologie und Neurobiologie der RUB. Bisher konnten diese intrazellulären Signalwege nicht gezielt untersucht werden, da es keine Möglichkeit gab, sie mit hoher zeitlicher und räumlicher Präzision anzusteuern.
Sehpigmente an Serotoninrezeptoren gekoppelt
Mit genetischen Methoden koppelten die Bochumer Forscher Sehpigmente, die im Auge von Maus und Mensch vorkommen, an die Signalwege der Serotoninrezeptoren. Mit blauem Licht oder rotem Licht konnten sie so den Signalweg des 5-HT1A Rezeptors gezielt anschalten. Diese Methode der Optogenetik treibt Stefan Herlitze bereits seit 2005 voran und ist damit Vorreiter auf diesem Gebiet. Die lichtaktivierbaren Serotoninrezeptoren lassen sich auf wenige Millisekunden genau anschalten, sind im Vergleich zu bisherigen optogenetischen Werkzeugen extrem lichtsensitiv und lassen sich immer wieder aktivieren. „Wir hoffen, dass man in Zukunft mithilfe dieser optogenetischen Tools besser verstehen kann, wie Angst und Depressionen entstehen“, resümiert RUB-Neurowissenschaftlerin Dr. Olivia Masseck.
Erfolgreiche Verhaltenstests
Die Forscher zeigten auch, dass sie über die lichtaktivierbaren Rezeptoren das Verhalten von Mäusen modifizieren können. Schalteten sie per Licht das Serotoninrezeptorsignal in einem bestimmten Hirnbereich an, waren die Mäuse im Verhaltenstest weniger ängstlich.
Titelaufnahme
O.A. Masseck, K. Spoida, D. Dalkara, T. Maejima, J.M. Rubelwoski, L. Wallhorn, E.S. Deneris, S. Herlitze (2014): Vertebrate cone opsins enable sustained and highly sensitive rapid control of Gi/o signaling in anxiety circuitry. Neuron, DOI: 10.1016/j.neuron.2014.01.041
Weitere Informationen
Dr. Olivia Masseck, Lehrstuhl für Allgemeine Zoologie und Neurobiologie, Fakultät für Biologie und Biotechnologie der Ruhr-Universität, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-27246, E-Mail: masseck@neurobiologie.rub.de
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Video: Zusammenfassung des Originalartikels
http://www.cell.com/neuron/abstract/S0896-6273%2814%2900072-5
Nervenzellen, die den lichtaktivierbaren 5-HT1A-Rezeptors (grün) besitzen und den natürlich vorkomme ...
© RUB, Bild: Masseck
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Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten
Biologie, Medizin
überregional
Forschungsergebnisse, Wissenschaftliche Publikationen
Deutsch
Nervenzellen, die den lichtaktivierbaren 5-HT1A-Rezeptors (grün) besitzen und den natürlich vorkomme ...
© RUB, Bild: Masseck
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