Bild: Virtuelles Modell der Proteincluster 
Virtueller Aufbau der Syntaxin-
1-Proteincluster
© Rammner, Kutzner

Nervenzellen kommunizieren miteinander über Synapsen, an denen zwei benachbarte Zellen einen Kontakt ausbilden. Die "sendende" Zelle produziert Vesikel mit Botenstoffen. Diese verschmelzen mit der Membran und setzen dabei ihre chemischen Botenstoffe frei, wodurch die "empfangende" Nachbarzelle aktiviert wird. Vermittelt wird diese Verschmelzung durch SNARE-Proteine, die auf der Nervenzellmembran sitzen. Für diese Aufgabe organisieren sie sich in Clustern. Wie sich die einzelnen Proteine jedoch zu einer Gruppe zusammenfinden, darüber war bis jetzt nur wenig bekannt.

Bisher wurde angenommen, dass die Membranproteine dabei auf die Hilfe fremder Proteine oder Lipide angewiesen sind. "Wir konnten nun zeigen, dass sich die Membranproteine vielmehr selbst organisieren, indem sie miteinander wechselwirken", erklärt Projektleiter Thorsten Lang vom Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie in Göttingen. "Als molekulare Plattformen stehen sie bereit, damit Vesikel schnell andocken und dadurch Signale rasch weitergeleitet werden können".

Um zu diesem Ergebnis zu gelangen, haben sich die Wissenschaftler das Verhalten eines bestimmten SNARE-Proteins, des Syntaxin-1, genauer angeschaut. Etwa 1000 Syntaxin-1-Cluster passen auf die Breite eines Haares. Mit Hilfe der ultra-hochauflösenden STED-Mikroskopie konnten die Wissenschaftler die einzelnen Syntaxin-1-Büschel sehen, ihre Größe bestimmen und schließlich auch die Anzahl der Proteine im Cluster genau bestimmen.

Dazu haben sie zunächst experimentell die Beweglichkeit der Syntaxin-1-Proteine zwischen einzelnen Clustern gemessen. Dabei stellten sie fest, dass sich im Mittel 75 Syntaxine pro Cluster zusammenballten. Um diese 75 Syntaxine auf nur einem Tausendstel des Durchmessers eines Haares unterzubringen, müssen sie damit äußerst dicht gepackt sein.

Allerdings sind nicht alle Syntaxin-1-Proteine in Clustern organisiert. Etwa ein Fünftel der Syntaxin-1-Proteine wechselt zwischen unterschiedlichen Proteingruppen in der Membran hin und her. Ob und welche Funktion sie haben, ist noch ungeklärt. Doch sind es vermutlich die Proteincluster, die schnelles Denken ermöglichen.

MEDICA.de; Quelle: Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie