27. August 2026, von Website Team Biologie

Die Entwicklung von genetisch codierten Sonden für zyklisches Adenosinmonophosphat (cAMP), einem ubiquitär verbreiteten Second Messenger, hat in den letzten Jahren Einblicke in zelluläre Signalprozesse erlaubt, die weit über das bisherige Verständnis hinaus gehen. Jessica Sauer hat in ihrem Promotionsprojekt cAMP-Signale in Astrozyten des Maushirns mittels der genetisch codierten cAMP-Sonde Flamindo2 fluoreszenzmikroskopisch sichtbar gemacht und Wechselwirkungen zwischen den beiden Second-Messenger-Molekülen cAMP und Ca²⁺ beschrieben. Zur Stimulation der Zellen wurde Noradrenalin verwendet, das diverse Effekte über drei Subtypen von Rezeptoren hervorrufen kann. α1-Rezeptoren aktivieren über Gq-Proteine die Bildung von InsP₃ und die Freisetzung von Ca²⁺ aus internen Speichern, α2-Rezeptoren inhibieren durch Gi-Proteine Adenylatzyklasen und verringern so die cytoplasmatische Konzentration von cAMP, wohingegen β-Rezeptoren durch Gs-Proteine zur Stimulation der Adenylatzyklasen und Bildung von cAMP führen. Überraschenderweise rufen in Astrozyten des Bulbus olfactorius nicht nur β-Rezeptoren, sondern auch α1- und α2-Rezeptoren eine Erhöhung der cAMP-Konzentration hervor. Durch eine Folge von pharmakologischen Experimenten kombiniert mit konfokalem Imaging konnte Jessica Sauer das Rätsel lösen. Während β-Rezeptoren wie gewohnt Adenylatzyklasen direkt über Gs-Proteine aktivieren, geschieht dies durch α1- und α2-Rezeptoren indirekt. Beide Rezeptorsubtypen aktivieren hier die Freisetzung von Ca²⁺ aus intrazellulären Speichern, welches in Folge die Ca²⁺-abhängigen Adenylatzyklasen A1 und A3 stimuliert und in der Generierung von cAMP resultiert. Interessanterweise kann die Aktivierung von α2-Rezeptoren auch in diesen Zellen dem klassischen Weg folgen und über Gi-Proteine die Bildung von cAMP hemmen, wenn die intrazelluläre cAMP-Konzentration zuvor erhöht wurde. Folglich können α2-Rezeptoren in Abhängigkeit von der aktuellen cAMP-Konzentration diese sowohl erhöhen als auch verringern.

Die Kernaspekte des Projektes wurden kürzlich in der Zeitschrift Cell Communication and Signaling veröffentlicht.

Sauer J, Beiersdorfer A, Schmidt FL, Nordbeck M, Constantin O, Hirnet D, Gee CE, Lohr C (2026) Crosstalk of noradrenergic Ca2+ and cAMP signaling in astrocytes of the murine olfactory bulb. Cell Commun Signal 24:397. doi: 10.1186/s12964-026-03055-z