Wie entsteht ein Nervenimpuls?

Biophysikerinnen und Biophysiker lösen lichtinduzierte Strukturänderungen einer Natriumpumpe mit höchster zeitlicher und räumlicher Präzision auf. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Freien Universität Berlin, des Paul-Scherrer-Instituts im Schweizer Villigen und der israelischen Hebrew University of Jerusalem ist es erstmals gelungen, die Natriumpumpe von Bakterienzellen in Aktion aufzunehmen. ,,Ein Nervenreiz wird im menschlichen Körper dadurch ausgelöst, dass Natrium vermehrt in das Zellinnere der Nervenzelle strömt", erläutert Physiker Joachim Heberle von der Freien Universität Berlin. Das Natrium in der Zelle werde dann von sogenannten Natriumpumpen wieder nach außen transportiert, damit der nächste Nervenimpuls ausgelöst werden könne. ,,Die Forscherinnen und Forscher kombinierten die Methode der zeitaufgelösten Röntgen-Kristallographie mit experimenteller und theoretischer Spektroskopie. ,,Wir konnten erstmals die für die katalytische Funktion eines Proteins charakteristischen Strukturänderungen direkt auf atomarer Ebene nachweisen, und das über den gesamten chemischen Zeitbereich von Femtosekunden bis Millisekunden," sagt Joachim Heberle. Die Erkenntnisse der Grundlagenforschung könnten zu Fortschritten bei der Entwicklung neuer Methoden in der Neurobiologie führen; sie wurden in der jüngsten Ausgabe der Fachzeitschrift Nature publiziert.