Das Gehirn: Eine Einführung in die Molekulare Neurobiologie. A. Baumann

Größe: px

Ab Seite anzeigen:

Download "Das Gehirn: Eine Einführung in die Molekulare Neurobiologie. A. Baumann"

Hanna Schmidt
vor 6 Jahren
Abrufe

1 Das Gehirn: Eine Einführung in die Molekulare Neurobiologie A. Baumann

2 Das Gehirn Ligandengesteuerte Ionenkanäle

3 Das Gehirn Ligandengesteuerte Kanäle Ligand-gated ion channels LGIC Ionotrope Rezeptoren

4 Das Gehirn Neurotransmission Ligandengesteuerte Kanäle übersetzen chemische in elektrische Signale

5 Das Gehirn Liganden Acetylcholin Glutamat GABA Glycin ATP; camp; cgmp; Ca 2+ ; IP 3 ; Serotonin

6 Das Gehirn Liganden Acetylcholin Glutamat exzitatorisch GABA Glycin inhibitorisch

7 Das Gehirn Ligandengesteuerte Kanäle Exzitatorisch: Kationenkanäle (Na +, Ca 2+ ) Inhibitorisch: Anionenkanäle (Cl - )

8 Ligandengesteuerte Kanäle Ligandengesteuerte Kanäle Das Gehirn Nikotinscher Acetylcholin Rezeptor Glutamat Rezeptoren GABA Rezeptoren Glycin Rezeptoren

9 Ligandengesteuerte Kanäle Das Gehirn Der nikotinische Acetylcholin Rezeptor

10 Das Gehirn Übersicht Vorkommen: Aufbau: Neuromuskuläre Endplatte, CNS Pentamer Zusammensetzung: Ionenselektivität: Na +, K +, Ca 2+ Muskel: 2,,, (embryonal) Muskel: 2,,, (adult) CNS: x 5-x Σ: 1-10; 1-4; ; ; Agonisten: Antagonisten: Acetylcholin, Nikotin Bungarotoxin, D-Tubocurarin

11 Die Neuromuskuläre Endplatte Das Gehirn

12 Die Neuromuskuläre Endplatte Das Gehirn

13 Das Gehirn Die Neuromuskuläre Endplatte Aktionspotenzial: Öffnung nachr, gefolgt von Na v -, gefolgt von Ca v -Kanälen

14 Endplattenpotential Das Gehirn

15 Endplattenpotential Das Gehirn

16 Endplattenpotential Das Gehirn

17 Endplattenpotential Das Gehirn

18 Das Gehirn Klonierung Klonierung der ersten Untereinheiten Noda et al. (1982) Nature 299, 793ff; Shosaku Numa

19 Das Gehirn Klonierung Cholinerge Neurone Elektrisches Organ enthält sehr viele nachr

20 Das Gehirn Hydropathieanalyse u.a. Kyte, J. & Doolittle, R.F. (1982) J. Mol. Biol. 157, 105ff Vorhersage, ob ein Protein potenziell die Plasmamembran durchspannt: Mittelwert Hydrophobizität (20 Aminosäuren) 1,6 ( α-helix)

21 Membrantopologie Das Gehirn

22 Rezeptor Oligomer Das Gehirn

23 Das Gehirn Rezeptorstruktur Chen (2010), J Physiol. 15,

24 Das Gehirn Rezeptorstruktur Pentamere Liganden-gesteuerte Kanäle Erwinia chrysanthemi Gloeobacter violaceus Tsetlin, Hucho (2009), Curr. Opinion Pharmacol. 9, 306ff

25 Aktivierung Das Gehirn

26 Öffnungsmechanismus Das Gehirn

27 Einzelkanal Eigenschaften Das Gehirn

28 Myasthenia gravis Das Gehirn

29 Myasthenia gravis Das Gehirn

30 Das Gehirn Myasthenia gravis Neostigmin = Cholinesterasehemmer

31 Myasthenia gravis Das Gehirn

32 Myasthenia gravis Das Gehirn

33 Myasthenia gravis Das Gehirn

34 Das Gehirn Myasthenia gravis Verringerung der Rezeptor Halbwertszeit: ~7 Tage ~2,5 Tage

36 Glutamat Rezeptoren Das Gehirn

37 Das Gehirn Übersicht Vorkommen: Aufbau: CNS Tetramer Ionenselektivität: Na +, K +, Ca 2+ Agonisten: Antagonisten: NMDA, AMPA, Kainat Memantine, Phencyclidine

38 Das Gehirn Glutamat wichtigster exzitatorischer Botenstoff im CNS Rezeptortypen N-Methyl-D-Aspartat (NMDA) -Amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazoleproprionic acid (AMPA) Kainat

39 Das Gehirn Klonierung Expressionsklonierung / Homologie Screening Klonierung der ersten Untereinheiten AMPA: Hollmann, M. et al. (1989) Nature 342, 643ff Kainat: Bettler, B. et al. (1990) Neuron 5, 583ff NMDA: Moriyoshi, K. et al. (1991) Nature 354, 31ff

40 Glutamat Rezeptortypen Das Gehirn NMDA AMPA Kainat GluN1 GluN2A-D GluN3A/3B GluA1-A4 GluK1-K5 Heterooligomere (immer) Homooligomere in vivo Heterooligomere

41 Das Gehirn außen Membrantopologie innen Nativer Kanal

42 Das Gehirn Rezeptorstruktur ATD = Amino-terminale Domäne LBD = Ligandbindungs Domäne TMD = Transmembran Domäne (CTD = Carboxyterminale Domäne) Lokalisierung / Regulation Y shape Sobolevsky, A.I. et al. (2009), Nature 462, 745ff

43 Rezeptoreigenschaften Das Gehirn

44 Das Gehirn Mg 2+ Blockierung der NMDA Rezeptoren wird durch Depolarisierung aufgehoben. Non-NMDA Rezeptoren

45 NMDA Rezeptoren Das Gehirn

46 RNA Editing Das Gehirn

47 Glutamat Rezeptoren und Krankheiten Das Gehirn Alzheimer: erhöhte Glutamat Konzentration Erregung Neurotoxizität: NMDA/GluR erhöhter Ca 2+ Einstrom

49 GABA Rezeptoren Das Gehirn

50 Das Gehirn Übersicht Vorkommen: Aufbau: Zusammensetzung: CNS Pentamer GABA A : 1-6, 1-4, 1-4,,, Ionenselektivität: Cl - GABA C : 1-3 Agonisten: Antagonisten: Modulatoren: GABA, Muscimol Picrotoxin, Bicuculline Benzodiazepine, Barbiturate

51 Das Gehirn Klonierung Affinitätsreinigung (Benzodiazepin) / Screening Klonierung der ersten Untereinheiten Schofield, P.R. et al. (1987) Nature 328, 221ff; Peter Seeburg / Eric Barnard

52 Das Gehirn Membrantopologie Ligand

53 Das Gehirn Rezeptorstruktur Miller & Aricescu (2014) Nature 512,

54 GABA Rezeptoren Das Gehirn

55 Das Gehirn Warum sind inhibitorische Rezeptoren wichtig? Wo wirken sie effizient?

56 Das Gehirn Exzitation Inhibition Glutamat GABA

57 Exzitation Inhibition Das Gehirn

58 Exzitation Inhibition Das Gehirn

60 Glycin Rezeptoren Das Gehirn

61 Das Gehirn Übersicht Vorkommen: Aufbau: Zusammensetzung: PNS, CNS Pentamer 1-4, 1 Ionenselektivität: Cl - Agonisten: Antagonisten: Glycin, Taurin Strychnin

Grenningloh, G. et al. (1987) Nature 328, 215ff; H.

62 Das Gehirn Klonierung Affinitätsreinigung (Strychnin)/ Screening Klonierung der ersten Untereinheit Grenningloh, G. et al. (1987) Nature 328, 215ff; H. Betz nach: van Zundert, B. et al. (2000) J. Pharmacol. Exp. Ther. 295, 423ff

63 Das Gehirn Membrantopologie Ligand

64 Rezeptor Oligomer Das Gehirn

65 Das Gehirn Rezeptorstruktur Huang et al. (2015) Nature 526, 277ff

66 Das Gehirn Glycin Rezeptoren und Krankheiten Hypertonische Motorische Störungen (Spasmen) Mensch: Startle disease (Mutation 1) Maus: spasmodic: 1 oscillator: 1 spastic:

67 Relativer Strom Das Gehirn Glycin Rezeptor Mutationen Gly (µm)

exzitatorische postsynaptische Potentiale EPSP ACh;

68 Das Gehirn Zusammenfassung Ach-R, GABA-R, Gly-R Glu-R Exzitatorische Rezeptoren: Inhibitorische Rezeptoren: exzitatorische postsynaptische Potentiale EPSP ACh; Glutamat inhibitorische postsynaptische Potentiale IPSP GABA; Glycin

Ähnliche Dokumente

Ligandengesteuerte Ionenkanäle

Das Gehirn SS 2010 Ligandengesteuerte Ionenkanäle Ligandengesteuerte Kanäle Ligand-gated ion channels LGIC Ionotrope Rezeptoren Neurotransmission Liganden Acetylcholin Glutamat GABA Glycin ATP; camp; cgmp;