In der Retina wandeln spezialisierte Sinneszellen, die Photorezeptoren, einfallendes Licht in elektrische Signale um. Diese leiten sie mit großer zeitlicher Präzision, hoher Geschwindigkeit und ohne Ermüdung durch vesikuläre Freisetzung des Neurotransmitters Glutamat an das nachfolgende neuronale Netzwerk der Retina weiter. Diese Hochdurchsatz-Signalübertragung ist Voraussetzung für normales Sehen. Sie beruht auf einem ausgeklügelten molekularen Mechanismus, in dessen Zentrum das synaptische Band als präsynaptisches Organell steht. Es rekrutiert Vesikel aus dem zytoplasmatischen Vesikelpool und sorgt so, vergleichbar mit einem Fließband, für den stetigen Nachschub an Glutamat. Wie die Vesikel an das synaptische Band rekrutiert und festgehalten werden, war bislang ein Rätsel.
Dieses Rätsel haben Dr. Kaspar Gierke und Prof. Dr. Johann Helmut Brandstätter vom Lehrstuhl für Tierphysiologie/Neurobiologie mit ihrem Team nun gelöst. Die Ergebnisse wurden in der renommierten Fachzeitschrift „Journal of Cell Biology“ veröffentlicht.
Das Team identifizierte das Protein Piccolino als den „Tether“, der die Vesikel am synaptischen Band festhält. Fehlt Piccolino, wie in einem eigens dafür entwickelten Mausmodell, lösen sich die Vesikel vom synaptischen Band. Mittels hochauflösender Nanoskopie, Moleküldynamik-Simulationen sowie biochemischer Experimente konnte gezeigt werden, dass der N-Terminus von Piccolino in die Membran der Vesikel inseriert, während der C-Terminus mit dem synaptischen Band verbunden ist. Auf diese Weise stellt Piccolino als molekulare Brücke die Verbindung zwischen synaptischem Band und Vesikel her.
Möglich gemacht wurde diese Studie durch die enge Zusammenarbeit mehrerer Arbeitsgruppen in- und außerhalb der FAU. Hervorzuheben und ein Musterbeispiel für die forschungsnahe akademische Ausbildung am Department Biologie ist die Beteiligung mehrerer Studierender, die im Rahmen ihrer Masterarbeiten am Lehrstuhl für Tierphysiologie/Neurobiologie an der Studie mitwirkten und Ko-Autorinnen der Publikation sind.
Originalpublikation:
https://doi.org/10.1083/jcb.202509110
Weitere Informationen:
Dr. Kaspar Gierke
Lehrstuhl für Tierphysiologie/Neurobiologie
kaspar.gierke@fau.de
The missing link: Wie Piccolino synaptische Vesikel an die Bandsynapse rekrutiert
