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Neue Medikamente im Gehirn könnten der Entdeckung eines "rocking receptors" folgen

John Hopkins Biophysiker haben eine "rockende" Bewegung in einem Protein-Ensemble identifiziert, eine "Hin- und Herbewegung", die für die normale Funktion von Signalmolekülen im Gehirn entscheidend ist. Die Arbeit könnte zu Fortschritten bei neurologischen Behandlungen führen.

Es wird angenommen, dass der neu entdeckte "rotierende Rezeptor" für die Kommunikation zwischen Nervenzellen im Gehirn und im Rückenmark entscheidend ist; die Hin-und-Her-Bewegung, die für die vollständige Aktivierung eines Proteins verantwortlich ist.

Die Entdeckung könnte mehrere Zielmoleküle innerhalb des Protein-Ensembles aufzeigen, die zur Behandlung neurologischer Erkrankungen wie Epilepsie, Schizophrenie, Parkinson und Alzheimer führen könnten.

Die Forscher - angeführt von Albert Lau, PhD, Assistenzprofessor für Biophysik und biophysikalische Chemie an der Johns Hopkins University School of Medicine - glauben, dass sich die Forschung als kritisch erweisen könnte.

Dr. Lau sagt über die Entdeckung der "Schaukelbewegung":

"Wir glauben, dass unsere Studie als erste die molekulare Architektur und das Verhalten eines prominenten neuronalen Rezeptorproteins in einem Zustand partieller Aktivierung zeigt."

Mit einer Kombination von Methoden war das Team in der Lage, den Prozess der Null- und Vollaktivierung in Zellen auseinander zu reißen, um die kritische Proteinsensemble-Bewegung aufzudecken. Ihre Methoden enthalten:

  • Computermodellierung
  • Biophysikalische "Bildgebung"
  • Biochemische Analyse
  • Elektrische Überwachung.

Die Ergebnisse der Studie wurden in der Zeitschrift veröffentlicht Neuron.

Die vollständige Aktivierung bestimmter Rezeptoren, die für die synaptische Übertragung benötigt wird, könnte weitaus komplexer sein als bisher angenommen, sagen die Forscher.

Dr. Lau erklärt, dass Glutamat-Rezeptoren in der äußeren Hülle jeder Nervenzelle im Gehirn und Rückenmark sitzen. Diese Rezeptoren sind dafür verantwortlich, chemische Information in elektrische Information zu ändern.

Wenn diese Rezeptoren deaktiviert sind, wird die Kommunikation zwischen Nervenzellen im Gehirn stark reduziert, was dazu führt, dass Gedanken und normale Gehirnfunktionen stark beeinträchtigt werden.

Fehlfunktionsrezeptoren, so Dr. Lau, wurden mit zahlreichen neurologischen Störungen in Verbindung gebracht und sind daher potenzielle Angriffspunkte für medikamentöse Therapien.

Lau fuhr fort zu erklären, dass jeder Glutamat-Rezeptor eine vereinigte Gruppe von vier Protein-Segmenten ist, die eine Tasche zum Festklemmen auf Glutamat hat wie eine Venus-Fliegenfalle, die einen Käfer verdeckt. Unter den Glutamat-bindenden Segmenten befinden sich vier weitere Segmente, die in der äußeren Hülle der Zelle eingebettet sind, um einen Kanal zu bilden, durch den geladene Teilchen fließen können. Wenn keine Glutamate an den Rezeptor gebunden sind, ist der Kanal geschlossen; volle Aktivierung des Rezeptors und vollständige Öffnung des Kanals treten auf, wenn vier Glutamate gebunden sind, jeweils an eine Differenztasche.

Es wurde früher angenommen, dass das Niveau der Rezeptoraktivierung einfach dem Grad entsprach, zu dem jedes Glutamat-bindende Segment während des Glutamat-Bindungsprozesses seine Form änderte. Das John Hopkins-Team konnte jedoch zeigen, dass die vier Glutamat-bindenden Segmente zusätzlich zu Glutamat auch bei weniger als vier Glutamaten paarweise hin und her rocken.

"Es ist noch nicht klar, wie diese schaukelnde Bewegung die Rezeptorfunktion beeinflusst, aber wir wissen jetzt, dass die Aktivierung von mehr abhängt, als viel jedes Glutamat-bindende Segment klemmt", Albert Lau, Ph.D., Assistenzprofessor für Biophysik und Biophysik Chemie und Forschung führen.

Die Entwicklung von Medikamenten gegen neurologische Störungen zielte früher auf den Rezeptor, der sich auf die vier Glutamat-bindenden Taschen konzentrierte, und nicht auf die Bewegung, die bei der erfolgreichen Ausführung des Prozesses involviert war.

Er addiert:

"Unsere Entdeckung dieser molekularen Bewegung könnte die Entwicklung von Medikamenten unterstützen, indem zusätzliche Wirkstoffbindungsstellen auf dem Rezeptor gezeigt werden."

Geschrieben von Sally Burr

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