Wie funktionieren Dendrotoxine genau?
Hallo zusammen, ich habe eine Frage an die Biologen/Chemiker:)
im Zuge meiner Seminararbeit schreibe ich im Fach Chemie über die Wirkweisen von Schlangengiften. Allerdings habe ich jetzt bei den Dendrotoxinen der Schwarzen Mamba ein Problem.
Ich verstehe einfach nicht, wie genau die einzelnen Schritte funktionieren...
Soweit denke ich hab ich das jetzt verstanden/gesammelt, aber es kann auch sein, dass ich mich grob getäuscht habe, also könnt ihr mich gerne korrigieren!
Die Dendrotoxine blockieren die spannungsabhängigen Kaliumkanäle.
Hierzu direkt drei Fragen:
Stimmt es, dass sie nur die A-Kanäle, also die die Kalium vom Inneren der Zelle nach außen befördern, blockieren? Und das heißt schon, dass sie sie somit dauerhaft öffnen, oder? Und wie genau auf tieferer biologischer/chemischer Ebene funktioniert das?
Dann steht nur noch da, dass das zur erhöhten Acetylcholinausschüttung führt.
Ich will aber wissen, wie das funktioniert. Leider findet man kaum Angaben dazu bzw ich habe noch keine hilfreiche Seite gefunden... Meine These:
Durch das Abtransportieren des Kaliumkationen kommt es irgendwie zu einer Aktivierung der Calciumkanäle, die Calcium ins Innere der Membran bringen.
Stimmt das? Wenn ja, wie funktioniert das?
Und dann würden die Calciumkationen die Vesikeln, in denen das Acetylcholin ist, dazu bringen, mit der präsynaptischen Zellmembran zu fusionieren und so würde das Acetylcholin in den synaptischen Spalt und dann zu den Rezeptoren gelangen.
Ist bei dem ganzen Prozess Calcium überhaupt beteiligt? Ansonsten könnte ich mir nicht erklären, wie das Blockieren der Kaliumkanäle zur erhöhten Acetylcholinausstoßung führt.
Die Spannung innerhalb der Zelle wird dadurch doch erniedrigt, oder? Weil die positiven Kaliumkationen aus der Zelle verschwinden? Die Literatur sagt allerdings, dass Calciumkanäle durch eine Depolarisierung, nicht durch eine Repolarisierung aktiviert werden. Ich bin am verzweifeln....
Kann mir jemand helfen? Wäre echt super!
Vielen Dank schonmal!!
LG Luisa
1 Antwort
Hi,
das ist meines Wissens gar nicht bis ins letzte Detail bekannt. Ich habe mal ähnliche Quellen (google) genutzt wie du, weil das ist Spezialwissen und viele Artikel sind ohne zu bezahlen nicht zugänglich. Genügt aber im Prinzip.
Die Dendrotoxine blockieren die spannungsabhängigen Kaliumkanäle.
Hierzu direkt drei Fragen:
Stimmt es, dass sie nur die A-Kanäle, also die die Kalium vom Inneren der Zelle nach außen befördern, blockieren? Und das heißt schon, dass sie sie somit dauerhaft öffnen, oder?
das stimmt schon mal soweit fast. Es werden bestimmte Kanaltypen von Kaliumkanälen blockiert. Ohne sich mit den einzelnen Subtypen zu beschäftigen, würde ich schreiben, dass die des Axons und seines Endknopfes betroffen sind.
Sie werden allerdings durch das Giftmolekül dauerhaft geschlossen (blockiert). Als ob man eine Erbse in einen Strohhalm presst. Da fließt nix mehr durch. Da der Kalium-Ausstrom die Repolarisation unterstützt, ist dieser Teil des elektrischen Geschehens an der Nervenzellmembran dadurch gestört. Repolarisation heißt nichts anders, als zu negativen Werten beim Ruhepotential (-70 mV) zurückzukehren. Also der abfallende Schenkel eines Aktionspotentials.
Dann steht nur noch da, dass das zur erhöhten Acetylcholinausschüttung führt.
Ich will aber wissen, wie das funktioniert. Leider findet man kaum Angaben dazu bzw ich habe noch keine hilfreiche Seite gefunden
Das ist genau der Punkt, welcher noch nicht genau verstanden wird.
Thesen sind also reine Spekulation. Weil man kann nicht von dir erwarten, hellseherische Fähigkeiten zu haben.
Meine These:
Durch das Abtransportieren des Kaliumkationen kommt es irgendwie zu einer Aktivierung der Calciumkanäle, die Calcium ins Innere der Membran bringen.
Stimmt das? Wenn ja, wie funktioniert das?
Und dann würden die Calciumkationen die Vesikeln, in denen das Acetylcholin ist, dazu bringen, mit der präsynaptischen Zellmembran zu fusionieren und so würde das Acetylcholin in den synaptischen Spalt und dann zu den Rezeptoren gelangen.
Ist bei dem ganzen Prozess Calcium überhaupt beteiligt? Ansonsten könnte ich mir nicht erklären, wie das Blockieren der Kaliumkanäle zur erhöhten Acetylcholinausstoßung führt.
Hier mischt sich allerdings bei dir Spekulation mit bekanntem und erwartbarem Wissen zum Ablauf im Endknopf des Axons. Bekannte Dinge sollten auch als solche eingebracht werden.
Die Kaliumkationen strömen aus der Zelle und repolarisieren das Axon und auch den Endknopf. Solange der Endknopf noch durch das ankommende Aktionspotential depolarisiert wird, öffnen sich spannungsgesteuerte Calcium-Kanäle, die Calcium in den Endknopf einströmen lassen. Das elektrische Signal des Aktionspotential wird also im Endknopf in ein chemisches Signal eines zellinneren Calciumspiegelanstiegs gewandelt. Das ist gesichertes Wissen.
Der durch die Membrandepolarisation des ankommenden Aktionspotentials ausgelöste Calciumeinstrom ist das entscheidende Signal für die Vesikelverschmelzung und Transmitterfreisetzung aus dem Endknopf. Wie du es geschrieben hast:
Und dann würden die Calciumkationen die Vesikeln, in denen das Acetylcholin ist, dazu bringen, mit der präsynaptischen Zellmembran zu fusionieren und so würde das Acetylcholin in den synaptischen Spalt und dann zu den Rezeptoren gelangen.
Der Punkt an dem das Schlangengift mitmischt, ist indem es den zeitlichen Verlauf der Repolarisation durch Blockierung des Kalium-Flusses an der Membran des Endknopfs stört/verzögert, wird es vermutlich (Hypothese) auch das durch die spannungsgesteuerten Calciumkanäle erzeugte Calcium-Signal (Einstrom) eventuell modulieren/verändern/beeinflussen (?). So dass die Erregbarkeit des Endknopfes hinsichtlich einer Vesikelfreisetzung signifikant verändert wird und im Ergebnis die Verschmelzung von Vesikeln und Freisetzung von Transmitter (Acetylcholin) aus dem Endknopf in den synaptischen Spalt gesteigert wird.
Was zu einer Übererregung, ungewollten Muskelaktionen, Krämpfen etc. führt. LG
Hi Luisa, ja ich denke, dass es so ist. Danke, dir auch.
Hallo CliffBaxter,
vielen lieben Dank! Das hat mir sehr weitergeholfen. Ich habe das mit der Kaliumkanalblockade ausgebessert und versteh das Ganze nun um einiges besser.
Wie du sagst, durch die verzögerte/ kaum stattfindende Repolarisation (weil die Kaliumkanäle ja blockiert sind) bleiben die Calciumkanäle länger offen und mehr Calcium kommt in die Zelle, damit werden auch länger Vesikel an die Zellmembran fusioniert, Acetylcholin ausgeschüttet und länger als gewollt ein elektrischer Reiz an die nächste Zelle weitergegeben, oder?
Wirklich super, dass hier so Experten unterwegs sind, die mir mit einer so spezifischen Frage so schnell helfen können. Danke vielmals! Schönen Abend noch:)