PRESSEINFORMATION7-NOV-2022
Die Neuronenfunktion wird durch das weit verbreitete Anästhetikum Propofol verändert
Rensselaer-Forscher fanden heraus, dass Propofol den intrazellulären Transport verringert
Peer-Review-Publikation
RENSSELAER POLYTECHNISCHES INSTITUT
https://www.eurekalert.org/news-releases/970509
Propofol ist das am häufigsten verwendete Medikament zur Einleitung einer Vollnarkose. Trotz seiner häufigen klinischen Anwendung ist es wenig verstanden, wie Propofol Anästhesie verursacht.
In einer neuen Studie,die in Molecular Biology of the Cell veröffentlicht wurde, identifizierte ein Team von Forschern des Rensselaer Polytechnic Institute einen bisher unbekannten Propofol-Effekt in Neuronen. Die Studie ergab, dass die Propofol-Exposition den Prozess beeinflusst, durch den Neuronen Proteine, Biomoleküle, die die meisten zellulären Funktionen erfüllen, auf die Zelloberfläche transportieren.
Fast alle tierischen Zellen, einschließlich menschlicher Zellen, sind stark kompartimentiert und auf eine effiziente Bewegung von Proteinmaterial zwischen den Kompartimenten angewiesen. Proteine werden von ihrem Syntheseort zu dem Ort bewegt, an dem sie ihre Funktion in kleinen Trägern, den sogenannten "Vesikel", erfüllen. Dieser Transport muss effizient und hochspezifisch sein, um die zelluläre Organisation und Funktion aufrechtzuerhalten.
Das Forschungsteam wurde vonDr. Marvin Bentley geleitet, einem Assistenzprofessor am Department of Biological Sciences, dessen Labor den Vesikeltransport in Neuronen untersucht. Neuronen sind besonders auf den Vesikeltransport angewiesen, da Axone - die oft in Nervenbündeln organisiert sind - beim Menschen Entfernungen von bis zu 1 Meter überbrücken können. Fehler im Vesikeltransport wurden mit neurologischen Entwicklungs- und neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer und Parkinson in Verbindung gebracht.
Diese neue Studie ergab, dass Propofol eine Familie von Proteinen beeinflusst, die Kinesine genannt werden. Kinesine sind kleine "Motorproteine", die Vesikel auf winzigen Filamenten, den Mikrotubuli, bewegen.
Dr. Bentleys Team beobachtete, dass die Vesikelbewegung von zwei prominenten Kinesinen, Kinesin-1 und Kinesin-3, in Zellen, die Propofol ausgesetzt waren, erheblich reduziert war. Das Team zeigte dann, dass Propofol-induzierte Transportverzögerungen zu einer signifikanten Abnahme der Proteinabgabe an Axone führten.
"Der Mechanismus, mit dem Propofol funktioniert, ist nicht vollständig verstanden", sagte Bentley. "Was wir entdeckten, war unerwartet: Propofol veränderte den Transport von Vesikeln in lebenden Neuronen."
Insgesamt trägt die Forschung wesentlich zu unserem Verständnis der Funktionsweise von Propofol bei. Die meisten Studien, die sich mit dem Anästhesiemechanismus von Propofol befassen, konzentrierten sich auf seine Interaktion mit einem Ionenkanal namens GABA.EinRezeptor, der die Neurotransmission hemmt, wenn er aktiviert wird.
Diese neue Studie zeigt, dass der Vesikeltransport ein zusätzlicher Mechanismus ist, der für die anästhetische Wirkung von Propofol wichtig sein könnte. Die Entdeckung dieses neuen Propofol-Effekts hat wichtige Anwendungen für die menschliche Gesundheit und kann zur Entwicklung besserer Anästhetika führen.
"Durch den Einsatz modernster Bildgebungstechnologien für lebende Zellen hat das Team von Dr. Bentley unser Verständnis des Wirkmechanismus eines weit verbreiteten Medikaments erweitert, das sich bereits täglich auf die menschliche Gesundheit auswirkt", sagte Curt M. Breneman, Dekan der School of Science. "Dr. Bentleys Forschung könnte den Weg für die Entwicklung verwandter Verbindungen ebnen, die dieselben Mechanismen nutzen, um schwächende neurodegenerative Erkrankungen zu bekämpfen."
Neben Dr. Bentley wurde die Studie von Dr. Susan P. Gilbert, Leiterin des Department of Biological Sciences bei Rensselaer, und den Doktoranden Madeline Frank und Alec T. Nabb mitverfasst.
Neue Ergebnisse
Kinesin-3- und Kinesin-1-Motoren lenken die Basalmembranproteinsekretion in eine basale Subregion der basolateralen Plasmamembran in Epithelzellen
Veröffentlicht am 21. Februar 2021.
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.01.31.429062v3.full
ZUSAMMENFASSUNG
Basalmembranen (BMs) sind blattförmige extrazelluläre Matrizen, die die basalen Oberflächen aller Epithelien auskleiden. Da BM-Proteine Netzwerke bilden, müssen sie wahrscheinlich in der Nähe der Basaloberfläche sezerniert werden. Der Ort ihrer Sekretionsstelle und wie sie ausgewählt wird, sind jedoch unbekannt. Im follikulären Epithel vonDrosophilaidentifizierten wir zwei Kinesine, die für die normale BM-Bildung essentiell sind. Unsere Daten deuten darauf hin, dass die beiden Kinesine zusammenarbeiten, um Rab10+ BM-gefüllte sekretorische Vesikel entlang der polarisierten Mikrotubuli-Anordnung, die Epithelien gemeinsam ist, in Richtung Basaloberfläche zu transportieren. Dieser Kinesin-Transport verzerrt die BM-Proteinsekretion grundlegend. Wenn Kinesine erschöpft sind, werden BM-Proteine falsch in apikalere Regionen der lateralen Membran sezerniert, wodurch ektopische BM-Proteinnetzwerke zwischen Zellen entstehen, die die Zellbewegungen und die Gewebearchitektur stören. Diese Ergebnisse führen einen neuen Transportschritt im BM-Proteinsekretionsweg ein und unterstreichen die Bedeutung der Kontrolle der subzellulären exozytären Stelle netzwerkbildender Proteine.
Höhepunkte
Ein Kinesin-3 und ein Kinesin-1 sind für die normale Basalmembran (BM) -Montage erforderlich
Kinesine bewegen Rab10+ BM sekretorische Vesikel basal auf polarisierten Mikrotubuli-Arrays
Transportverzerrungen der BM-Exozytose in basale Subregionen der basolateralen Membran
Der Verlust von Kinesinen erzeugt ektopische BM-Netzwerke, die die Gewebearchitektur stören |
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