# Neuronale Ca2+-Signale

## Ca2+-Signale induzieren Genexpression

HIGHRES (88 kbyte)

### Aktivierung der Gentranskription durch somatische und dendritische Ca2+-Signale
Wie ensteht Gedächtnis? Oder, genauer gefragt: Wie verändert eine Nervenzelle ihre Eigenschaften durch Erfahrung, also durch neuronale Aktivität? Dies ist eine der spannendsten Fragen der Neurobiologie, und die Erforschung von neuronalen Ca2+-Signalen steht im Mittelpunkt dieses Arbeitsgebietes. Eine langfristige Änderung der Eigenschaften einer Nervenzellen (zB eine erhöhte Empfindlichkeit für synaptische Stimulation) kann durch Aktivierung von Genexpression und Proteinsynthese hervorgebracht werden. Dazu müssen Signale von der Plasmamembran zum Kern geleitet werden, und Ca2+ spielt eine zentrale Rolle bei der Entstehung dieser Signale, sowohl im Zytoplasma als auch im Kern. Gentranskription kann durch den Transkriptionsfaktor CREB (Ca2+/cAMP-response element binding protein) induziert werden. CREB selber wird durch Phosphorylierung aktiviert. Unterschiedliche Proteinkinasen dringen bei neuronaler Aktivität in den Kern ein und phosphorylieren CREB. Dazu gehören MAPK (Mitogen-aktivierte Proteinkinase), PKA (cAMP- abhängige Proteinkinase) und CaMKK (Calmodulinkinase-kinase). Ca2+-Einstrom durch die Plasmamembran steht am Anfang all dieser Signalketten: Der Ras-MAPK-Weg kann durch Ca2+-Einstrom aktiviert werden; Ca2+ stimuliert das membranständige Enzym Adenlyatzyklase (AC), das cAMP synthetisiert und damit die PKA aktiviert; und einströmende Ca2+ aktiviert das Ca2+-Bindeprotein Calmodulin (CaM), das wiederum die CaMKK stimuliert. Ca2+-Signale erreichen aber auch das Innere des Kerns. Dort aktivieren sie das CREB-Bindeprotein (CBP), das für die Induktion der Genexpression durch das phosphorylierte CREB notwendig ist. Das ER mit seiner Fähigkeit zur Bildung von regenerativen Ca2+-Signalen spielt offenbar eine wichtige Rolle bei diesem Prozess: Ca2+-Signale können ohne Abschwächung von der Plasmamembran zum Kern (somatische Ca2+-Wellen) als auch entlang der Dendriten (dendritische Ca2+-Wellen) bis zum Kern geleitet werden. Das neuronale ER-System dient damit der effizienten Übermittlung von Ca2+-Signalen über weite Strecken hinweg bis zum Zellkern. Nach: Berridge (1998)

Homepage Stephan Frings
Institut für Biologische Informationsverarbeitung im Forschungszentrum Jülich