WSR080-Der AMPA-Rezeptor - Interview mit Prof. Dr. Andrew Plested

Wirkstoffradio (MP3 Feed)

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Das Wirkstoffradio ist ein Wissenschaftskommunikationsprojekt aus dem Leibniz-Forschungsinstitut f\u00fcr Molekulare Pharmakologie (FMP) und wird gef\u00f6rdert durch das Leibniz Forschungsnetzwerk Wirkstoffe und Biotechnologie.","poster":"https:\/\/www.wirkstoffradio.de\/podlove\/image\/68747470733a2f2f7777772e7769726b73746f6666726164696f2e64652f77702d636f6e74656e742f75706c6f6164732f323031382f30392f5769726b73746f6666726164696f5f4c6f676f5f6c616e672d3330303078333030305f63726f707065645f626c756542472e706e67\/500\/0\/0\/wirkstoffradio","link":"https:\/\/www.wirkstoffradio.de"},"title":"WSR080 Der AMPA-Rezeptor - Interview mit Prof. Dr. Andrew Plested","subtitle":"In dieser Epiode sprechen Prof. Dr. Andrew Plested und Bernd Rupp \u00fcber Ionenkan\u00e4le, ihre Rolle im Gehirn und wie der AMPA-Rezeptor elektrische Signale 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In dieser Episode spricht Bernd Rupp mit Prof. Dr. Andrew Plested von der Humboldt-Universität zu Berlin. Andrew leitet dort die Gruppe Zelluläre Biophysik.

Prof. Dr. Andrew Plested; Quelle: Wirkstoffradio.

Zuerst diskutieren Andrew und Bernd allgemein die Architektur von Ionenkanälen und deren Rolle bei der Signalweiterleitung im Körper. Besonders betonen sie, dass Signale nicht nur weitergeleitet, sondern auch summiert oder integriert werden können, was erst durch das Öffnen und Schließen der Ionenkanäle möglich wird. Diese Mechanismen sind beispielsweise entscheidend dafür, dass wir Fähigkeiten wie das Fangen eines Balls erlernen können. Andrew erklärt im Gespräch, wie diese Prozesse auf molekularer Ebene ablaufen und wie molekulare Veränderungen mit elektrischen Signalen zusammenhängen. Dadurch lässt sich auch das Phänomen des sogenannten „Muscle Memory“ verstehen.

In seiner Forschung konzentriert sich Andrew besonders auf den AMPA-Rezeptor. Er untersucht nicht nur, wie Glutamat an diesen Rezeptor bindet, sondern auch, wie sich das Membranpotential bei der Bindung des Liganden verändert. Mit seinem Team geht er so weit, einzelne Kanäle zu vermessen, um die Erregbarkeit der verschiedenen Rezeptortypen präzise zu charakterisieren.

(Im Podcast gibt es Kapitelmarken, die den Zwischenüberschriften hier im Text entsprechen, so dass es einfacher ist, bestimmte Teile erneut zu hören. Nicht jede Kapitelmarke hat eine Zwischenüberschrift, manchmal fassen wir mehrere Kapitel zusammen.)

Allgemeines über die Ionenkanäle

• • Ionenkanal – Wikipedia Artikel
  • Gehirn – Wikipedia Artikel
  • Neuron – Wikipedia Artikel
  • Sensor – Wikipedia Artikel
  • Signalprozessierung – Wikipedia Artikel
  • Voltage-gating emerges from the mist – Youtube (english)

Regulatorische Funktion der Ionenkanäle

• • Membranpotential – Wikipedia Artikel
  • Transistor – Wikipedia Artikel
  • Kleinhirn (Cerebellum) – Wikipedia Artikel

Kanaltypen zur Signalverarbeitung

• • Natriumkanal – Wikipedia Artikel
  • Kaliumkanal – Wikipedia Artikel
  • wissenschaftlicher Artikel (open access): Armstrong CM, Hollingworth S. Na⁺ and K⁺ channels: history and structure. Biophys J.; 120(5): 756-763, (2021). doi: 10.1016/j.bpj.2021.01.013
  • Selektivität (Pharmakologie) – Wikipedia Artikel
  • Dehydratisierung (Chemie) – Wikipedia Artikel
  • Natrium-Kalium-Pumpe – Wikipedia Artikel
  • Adenosintriphosphat (ATP) – Wikipedia Artikel
  • Elektrochemischer Gradient – Wikipedia Artikel

Vergleich von Ionenkanälen

• • Genom – Wikipedia Artikel
  • Prof. Dr. Gary Lewin – Homepage MDC
  • Spannungsgesteuerter Ionenkanal – Wikipedia Artikel
  • Mechanosensitive Ionenkanäle – Lexikon der Neurowissenschaft
  • Glutamatrezeptor – Wikipedia Artikel
  • Calciumkanal – Wikipedia Artikel
  • Glutamat – Wikipedia Artikel
  • Neurotransmitter – Wikipedia Artikel
  • Gap Junction – Wikipedia Artikel
  • Synapse – Wikipedia Artikel
  • Colliculi inferiores – Wikipedia Artikel
  • Rhodopsin – Wikipedia Artikel
  • Discoveries of receptors for temperature and touch – Homepage Nobelpreis 2011
  • Transient Receptor Potential Vanilloid 1 (TRPV1) – Wikipedia Artikel
  • WSR017 Warum Chili heiß und Minze kühl schmeckt oder was Chemesthetik ist – Interview mit Dr. Gaby Andersen -Link zur Episode

Aussehen der Kanäle

• • Proteindomäne – Wikipedia Artikel
  • Kristallstruktur für das Homotetramer (GLUA2). PDB-ID: 5WEO
  • Publikation zur GLUA2 Struktur (open access): Twomey, E., Yelshanskaya, M., Grassucci, R. et al. Channel opening and gating mechanism in AMPA-subtype glutamate receptors. Nature 549, 60–65 (2017). doi: 10.1038/nature23479
  • Kristallstruktur für das Heterotetramer (GluA1/GluA2). PDB-ID: 7OCF
  • Publikation zurGluA1/GluA2 Struktur (open access): Zhang, D., Watson, J.F., Matthews, P.M. et al. Gating and modulation of a hetero-octameric AMPA glutamate receptor. Nature 594, 454–458 (2021). doi: 10.1038/s41586-021-03613-0
  • Die Prinzessin auf der Erbse – Wikipedia Artikel
  • Review zu Glutamat Rezeptoren (open access): Kasper B. Hansen, Lonnie P. Wollmuth, Derek Bowie, Hiro Furukawa, Frank S. Menniti, Alexander I. Sobolevsky, Geoffrey T. Swanson, Sharon A. Swanger, Ingo H. Greger, Terunaga Nakagawa, Chris J. McBain, Vasanthi Jayaraman, Chian-Ming Low, Mark L. Dell’Acqua, Jeffrey S. Diamond, Chad R. Camp, Riley E. Perszyk, Hongjie Yuan and Stephen F. Traynelis. Structure, Function, and Pharmacology of Glutamate Receptor Ion Channels. Pharmacological Reviews; 73 (4), 1469-1658, (2021). doi: 10.1124/pharmrev.120.000131

Der AMPA-Rezeptor besteht aus vier Untereinheiten (Tetramer), die in den Farben Rot, Blau, Gelb und Grün dargestellt sind. Diese Untereinheiten können entweder vier verschiedene Proteine sein, aber es ist auch möglich, dass alle vier gleich sind oder in einer Mischung wie 2:2 oder 3:1 vorkommen. Der gebundene Ligand, Glutamat, ist in Magenta dargestellt; Quelle: Florian Heiser, AG Sun.

Der AMPA-Rezeptor

• • AMPA-Rezeptor – Wikipedia Artikel
  • NMDA-Rezeptor – Wikipedia Artikel
  • Glycin – Wikipedia Artikel
  • Serin – Wikipedia Artikel

Signalaufgaben des AMPA

• • Postsynaptisch – DocCheck Flexikon
  • permeabel – Wiktionary
  • Aktionspotential – Wikipedia Artikel

Vermessungen eines Ionenkanals

• • Elektrophysiologie – Wikipedia Artikel
  • Emil du Bois-Reymond – Wikipedia Artikel
  • Klemmenspannung – Wikipedia Artikel
  • Kirchhoffsche Regeln – Wikipedia Artikel
  • Motilität – Wikipedia Artikel
  • Borosilikatglas – Wikipedia Artikel
  • Patch-Clamp-Technik – Wikipedia Artikel
  • Berlin SMB course – Homepage
  • wissenschaftlicher Artikel zur Messung von AMPA-Rezeptoren (open access): Martin Loynaz Prieto, Lonnie P. Wollmuth; Gating Modes in AMPA Receptors; Journal of Neuroscience, 30 (12), 4449-4459, (2010), doi: 10.1523/JNEUROSCI.5613-09.2010
  • wissenschaftlicher Artikel zur Messung von AMPA-Rezeptoren von Andrew (open access): Pampaloni NP, Riva I, Carbone AL, Plested AJR. Slow AMPA receptors in hippocampal principal cells. Cell Rep.; 36(5): 109496 (2021). doi: 10.1016/j.celrep.2021.109496 .

Logo des Single Molecule Biophysics Course (SMB Course) der HU Berlin; Quelle: Andrew Plesed, AG Cellular Biophysics.

Was wird gemessen

• • Mark Mayer – Homepage

Andrews Werdegang

• • Imperial College London – Homepage
  • Imperial College London – Wikipedia Artikel
  • Anästhetika – Wikipedia Artikel
  • Isofluran – Wikipedia Artikel
  • Halothan – Wikipedia Artikel
  • Xenon – Wikipedia Artikel
  • University College London – Wikipedia Artikel
  • University College London – Homepage
  • David Colquhoun – Wikipedia Artikel (english)
  • National Institutes of Health – Wikipedia Artikel
  • Glycinrezeptor – Wikipedia Artikel
  • Kainat-Rezeptor – DocCheck Flexikon
  • Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie im Forschungsverbund Berlin e.V. (FMP) – Homepage
  • Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie – Wikipedia Artikel
  • Heisenberg-Programm – Wikipedia Artikel
  • Humboldt-Universität zu Berlin – Homepage
  • Humboldt-Universität zu Berlin – Wikipedia Artikel

Andrews Lieblingsmolekül

• • Isofluran – Wikipedia Artikel
  • Chiralität (Chemie) – Wikipedia Artikel
  • Nicholas Franks – Wikipedia Artikel
  • Nick Franks – Homepage
  • Enantiomer – Wikipedia Artikel
  • Nikotinischer Acetylcholinrezeptor – Wikipedia Artikel
  • Spitzschlammschnecke (Lymnaea stagnalis) – Wikipedia Artikel

Struktur von Isofluran; Quelle: Benrr101, Public domain, via Wikimedia Commons.

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Wir bedanken uns ganz herzlich bei Prof. Dr. Andrew Plested für die Zeit und den Erläuterungen zu seinem Forschungsgebiet.

Wir freuen uns immer über Feedback: per Mail unter [e-mail], in den Kommentaren unter den einzelnen Episoden, über Twitter @wirkstoffradio, bei Mastodon unter @[e-mail] oder auch als Bewertung bei iTunes/Apple-Podcasts oder panoptikum.social.

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• Bernd Rupp
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अध्यायों

1. Begrüßung (00:00:00)

2. Allgemeines über die Kanäle (00:02:19)

3. Regulatorische Funktion der Ionenkanäle (00:05:28)

4. Kanaltypen zur Signalverarbeitung (00:09:21)

5. Vergleich von Ionenkanälen (00:18:18)

6. Aussehen der Kanäle (00:32:52)

7. Der AMPA-Rezeptor (00:41:33)

8. Signalaufgaben des AMPA-Rezeptors (00:43:34)

9. Vermessungen eines Ionenkanals (00:45:55)

10. Was wird gemessen (00:55:53)

11. Andrews Werdegang (01:02:30)

12. Andrews Lieblingsmolekül (01:06:32)

13. Verabschiedung und Bitte um Feedback (01:09:42)