AG Jeserich

Während der Entwicklung des Nervensystems stellt der Erbwerb der elektrischen Erreigbarkeit einen besonders interessanten und funktionell wichtigen Differenzierungsschritt der Nervenzellen dar. Molekulare Grundlage dieses elementaren Entwicklungsprozesses ist die Expression eines zellspezifischen Repertoires spannungsregulierter bzw. kalziumaktivierter Ionenkanäle.

Mit Hilfe molekularbiologischer Methoden (Einzelzell-RT-PCR) in Kombination mit elektrophysiologischen Techniken (Patch-Clamp-Technik) wird die funktionelle Differenzierung eines experimentell gut zugänglichen Nervenzelltyps (Retinaganglienzellen der Forelle) parallel analysiert. Ziel ist es, die Expression bestimmter Subtypen spannungsabhängiger und kalziumaktivierter Kaliumkanäle mit der strukturellen Differenzierung dieser Zellen und der Ausprägung eines charakteristischen Entladungsmusters zu korrelieren. Bisherige Resultate deuten darauf hin, dass die Fähigkeit regelmäßige Serien von Aktionspotentialen auszubilden, von der Expression von Traw1, einem Mitglied der Shaw-Unterfamilie abhängt, während Shaker-Kanäle bereits sehr früh während der Zelldifferenzierung nachweißbar sind. In diesem Zusammenhang rückt auch die mögliche regulatorische Rolle von Ionenkanälen für die Steuerung neuronaler Differenzierungsprozesse ins Zentrum des Interesses.

Die Umhüllung der Nervenfasern durch isolierend wirkende Membranstapel (Mark- oder Myelinscheiden) stellt den abschließenden Differenzierungsschritt zur neuronalen Funktionsaufnahme dar. Die außergewöhnlich starken Adhäsionskräfte innerhalb der Markscheiden werden in erster Linie durch eine Reihe myelinspezifischer Proteine vermittelt. Dabei erweist sich das Myelin im gehirn der Fische als besonders interessant, da es in seiner Proteinzusammensetzung dem der peripheren Nervenfasern von höheren Wirbeltieren ähnelt. Insbesonders das Auftreten der beiden Adhäsionsproteine IP1 und IP2 könnte von Bedeutung für die hohe Regenerationsfähigkeit zentralnervöser Fasertrakte der Fische von Bedeutung sein. Als völlig neue Myelinkomponente wurde im ZNS der Fische ein Protein von 36 kD identifiziert, das strukturell zur Familie der Oxireduktasen gehört und möglicherweise die Membranapposition auf der cytoplasmatischen Seite reguliert. Mit Hilfe biochemischer Techniken werden die Eigenschaften und Wirkmechanismen solcher Adhäsionsproteine in der Markscheide analysiert und die Ausbildung funktioneller Proteinkomplexe untersucht.