Forscher an der UC San Francisco ( UCSF ) haben gezeigt, dass Endostatin entdeckt , ein Protein, das einmal weckte großes Interesse als mögliche Krebsbehandlung , eine Schlüsselrolle in der stabilen Funktionieren des Nervensystems spielt .
Eine Substanz, die natürlicherweise im Körper, Endostatin potent Blöcke die Bildung von neuen Blutgefäßen. In Studien an Mäusen in den späten 1990er Jahren , Endostatin Behandlung praktisch eliminiert Krebs durch Abschalten der Blutversorgung von Tumoren , aber die nachfolgenden klinischen Studien am Menschen waren enttäuschend .
" Es war eine sehr große Überraschung " , dass Endostatin zu finden , durch einen anderen Mechanismus , hilft, die richtige Funktionsweise der Synapsen zu halten , werden die Websites, auf denen die Kommunikation zwischen den Nervenzellen stattfindet, sagte Graeme W. Davis , PhD, Hertzstein Distinguished Professor of Medicine in der Abteilung für Biochemie und Biophysik an der UCSF und leitende Autor der neuen Studie. " Endostatin war nicht auf unserem Radar . "
Die Ergebnisse wurden online in der Fachzeitschrift Neuron berichteten .
Synapsen kontinuierlich geformt und durch die Erfahrung neu gestaltet , ein Phänomen, das als Plastizität bekannt. Aber für diese Änderungen sinnvoll zu sein , sagte Davis , müssen sie sich vor dem Hintergrund stabiler , die paradoxerweise erfordert eine andere Form der Veränderung, die er und seine Kollegen nennen nehmen " homöostatische Plastizität ". So wie wir unser Tempo zu ändern, zu verlangsamen oder zu beschleunigen , auf dem Laufenden über einen Laufpartner zu halten , Neuronen anpassen Aspekte ihrer Funktion an den Synapsen , um Änderungen zu kompensieren in ihrer synaptischen Partner , hervorgerufen durch Alterung , Krankheit oder anderen Faktoren.
In einem Beispiel der homöostatischen Plastizität in der neuromuskulären Erkrankung myasthenia gravis Wie Muskelzellen weniger auf den Neurotransmitter Acetylcholin, Nervenzellen Rampe ihre Sekretion des Neurotransmitters , um das System im Gleichgewicht , so lange wie möglich zu halten . Einige Forscher glauben , dass bei anderen Erkrankungen, einschließlich Autismus und Schizophrenie , Eine Störung in einem solchen Homöostasemechanismen hält Synapsen nicht richtig funktionieren .
In der bisherigen Forschung bemerkt Davis , dass die Anwendung eines Toxins an einer Muskelzelle in der Fruchtfliege Drosophila melanogaster löst homöostatische Plastizität im Nervenzelle , die eine Synapse auf dieser Muskelzelle bildet : das Neuron - die präsynaptischen genannt wird, weil es "vor" die Synapse mit der Muskelzelle - zuverlässig Mitteilungen mehr Neurotransmitter , wie passiert, wenn Muskelzellen beginnen, um eine Fehlfunktion in Myasthenia gravis.
Davis seit diesem Modell homöostatischer Plastizität mühsam Ausschlagen Drosophila -Gene eines nach dem anderen , und der Aufnahme von präsynaptischen Neuronen zu sehen, welche Gene für die homöostatische Reaktion notwendig sind , weil es diese Gene, die bei Erkrankungen des Prozesses beeinträchtigt werden kann aufgebaut.
"Bis jetzt haben wir etwa 1000 Gene auf diese Weise , die fast 10.000 Aufnahmen zur Folge hat getestet ", sagte Davis .
Mit dieser Technik Davis und seine Kollegen an einer Stelle , die aus klopft ein Gen namens multiplexin deutlich homöostatische Plastizität in präsynaptischen Neuronen behindert beobachtet. Aber weil das Gen trägt , ein Strukturprotein, bekannt als Kollagen bilden - die bei Menschen ist eine Komponente von Bändern, Sehnen und Knorpel - die Feststellung nicht sofort als relevant für synaptische Funktion .
Das Team gelernt, dass die multiplexin Protein kann durch ein Enzym schnitt an Endostatin zu erzeugen , so dass bei Versuchen mit Postdoc Tingting Wang, PhD , prüften sie , ob Endostatin eine Rolle in homöostatische Plastizität zu spielen.
"Niemand nahm multiplexin für ein paar Jahre arbeiten , weil wir nicht glauben , dass ein Kollagen könnte interessant sein ", sagte Davis . "Dann , wenn ein neuer Postdoc , Tingting Wang, kam ins Labor , begannen wir darüber nachzudenken, es schwieriger . "
Als die Gruppe den Anteil der Drosophila multiplexin , die Endostatin bildet genetisch gelöscht , verhielt präsynaptischen Neuronen in der Regel , aber homöostatische Plastizität wurde stark beeinträchtigt , wenn Toxin wurde postsynaptischen Muskelzellen verwendet. Auf der gegenüberliegenden Seite der Münze , wenn die Mannschaft überexprimiert Endostatin bei Drosophila Synapsen multiplexin fehlt , wurde Homöostase wiederhergestellt , ob Endostatin in Muskelzellen oder präsynaptischen Neuronen exprimiert .
Das Forschungsteam genau wo und wie Endostatin seine Wirkungen auf homöostatische Plastizität ausübt unsicher sind , aber sie glauben, dass multiplexin wird am postsynaptischen Stelle gespalten , um Endostatin zu bilden, und dass das Endostatin Signal dem präsynaptischen Neuron befördert , um ihre Funktion zu verändern. "Weil so viele Menschen in der Welt haben Krebs Endostatin studierte , gibt es eine große Reihe von Tools zur Verfügung " , um das Protein zu studieren , sagte Davis , so dass er erwartet, dass seine Gruppe , rasche Fortschritte bei der Lösung dieser Fragen zu machen.
"Trotz ihrer wechselvollen Geschichte der Krebs wissen wir, Endostatin ist ein Signalmolekül , und wir wissen , dass das Gehirn eine Menge von Kollagen - wir haben einfach nicht bekannt , was sie tut , und wir sicherlich nicht wissen, was die Endostatin -Rezeptoren in der Gehirn sein könnte. " Davis sagte . "Aber es ist ziemlich aufregend , eine neue Signalmolekül mit einer tiefgreifenden Rolle bei der Stabilisierung der Funktion von neuronalen Schaltkreisen zu denken. "