Neurochemie

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Damit im Gehirn Signale übertragen werden können, laufen zahlreiche zelluläre Prozesse ab. Wichtige Funktionen der Zellkommunikation übernehmen dabei Vesikel in den Nervenenden. Diese kleinen und von einer eigenen Membran umgebenen Zellkompartimente speichern unterschiedliche chemische Stoffe, die für die Weiterleitung von Informationen essentiell sind. Erreichen Aktionspotentiale die Synapse, die Kontaktstelle von Nervenzellen, öffnen sich Calciumkanäle in der präsynaptischen Plasmamembran. Durch den Calciumeinstrom schütten die an der Zellmembran gebundenen Vesikel Botenstoffe (Neurotransmitter) in den synaptischen Spalt aus. Synaptische Vesikel nehmen zudem Spurenelemente wie Zink auf.

Diese chemischen Abläufe analysiert Professor Walter Volknandt an Nervenzellen (Neuronen) und den sie umgebenden Gliazellen. So erforscht er an isolierten Nervenendigungen (Synaptosomen) aus Mäusehirnen die verschiedenen Funktionen und den Aufbau von Vesikeln. Dabei entdeckte Volknandt in einer Proteom-Analyse bisher unbekannte Proteine in sowie an der Vesikelmembran und konnte nachweisen, dass direkt dort über den Abbau von Glukose das energiereiche Nukleotid Adenosintriphosphat (ATP) gebildet werden kann – und nicht nur in den entfernt liegenden Zellkörpern der Nervenzellen. Diese Energie ist zum Beispiel für die schnelle Aufnahme der Neurotransmitter durch die Vesikel nötig.

Proteine erforschen Volknandt und seine Arbeitsgruppe auch in weiteren Schwerpunkten, so zum Beispiel bei der Bildung neuer Neuronen im Gehirn von erwachsenen Säugern (Neurogenese). Bereits im Embryo und in allen wichtigen Nervenzellen vorhanden ist das Amyloid- Precursor-Protein (APP), das bei einer Aufspaltung durch Enzyme an der Entstehung der Alzheimerkrankheit beteiligt ist. Es ist Volknandts Ziel, herauszufinden, wie diese und andere Änderungen von Funktionen und Interaktionen der Proteine zustande kommen. „Die Anzahl und Wechselwirkungen von Proteinen sind noch weitgehend unbekannt, und wir vermuten, dass bei vielen Molekülen die Position in der Zelle über ihre Funktion entscheidet“, berichtet Volknandt von seinem Forschungsgebiet. Die Anwendung geeigneter Methoden will er Studierenden in Laborpraktika und in den Master-Studiengängen „Interdisciplinary Neuroscience“ und „Cell Biology and Physiology“ beibringen – und in ihnen einen kritischen Forschergeist wecken.

Zur Person

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Walter Volknandt studierte Biologie und Chemie in Göttingen und schloss am dortigen Zoologischen Institut seine Promotion über die Proteinsynthese in einzelligen Organismen ab. Seit 1983 forscht er als Leiter einer Neurochemischen Arbeitsgruppe am Fachbereich Biowissenschaften der Universität Frankfurt. Seiner Habilitation über molekulare Bestandteile cholinerger synaptischer Vesikel folgte 1989 die Ernennung zum Privatdozenten. 1990/91 führte ihn ein neunmonatiger Forschungsaufenthalt an die Universität Stanford, Kalifornien, USA. 1996 wurde Volknandt in Frankfurt zum außerplanmäßigen Professor berufen. Im Rahmen der akademischen Selbstverwaltung der Universität hat er die Projektleitung verschiedener Einrichtungen des Biozentrums wie der Tierischen Zellzucht und der Gentechnischen Anlage sowie das Amt des Strahlenschutzbeauftragten übernommen.

Kontakt:

Apl. Prof. Dr. Walter Volknandt
Institut für Zellbiologie und Neurowissenschaft
Max-von-Laue-Str. 13 (Biologicum, Flügel A)
60438 Frankfurt am Main
Telefon: +49 (0)69 798 42565
E-Mail: Volknandt@bio.uni-frankfurt.de
www.bio.uni-frankfurt.de