Cholinesterasen mit Nebenjobs: Cholinerge Mechanismen fernab von Synapsen

Zusammenfassung Sowohl die frühe phylogenetische und ontogenetische Existenz von cholinergen Systemen, als auch das Vorkommen in nicht‐neuronalen Geweben legen cholinerge und nicht‐cholinerge Funktionalitäten nahe, die weit über deren klassische Funktion an Synapsen hinausgehen. Die Fähigkeit von Ch...

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Published in:Biologie in Unserer Zeit 2020-10, Vol.50 (5), p.318-330
Main Authors: Sperling, Laura E., Spieker, Janine, Willbold, Elmar, Layer, Paul G.
Format: Article
Language:ger ; eng
Subjects:
Acetylcholine
Amacrine cells
Bone growth
Cell adhesion molecules
Cell differentiation
Cell interactions
Cholinesterase
Enzymatic activity
Extracellular matrix
Ontogeny
Osteogenesis
Phylogeny
Proteins
Retina
Skeletogenesis
Stem cells
Xenopus laevis
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Summary:Zusammenfassung Sowohl die frühe phylogenetische und ontogenetische Existenz von cholinergen Systemen, als auch das Vorkommen in nicht‐neuronalen Geweben legen cholinerge und nicht‐cholinerge Funktionalitäten nahe, die weit über deren klassische Funktion an Synapsen hinausgehen. Die Fähigkeit von Cholinesterasen zur Bildung riesiger Proteinkomplexe eröffneten ihnen vielseitige Funktionsfelder. Schon in Stammzellen vertreten, begünstigen Cholinesterasen im Verbund mit Komponenten der Zellmatrix die Zelldifferenzierung; dabei erscheint ihre Enzymaktivität (teilweise) als nicht notwendig. Dies wurde durch Effekte inaktiver AChE in nicht‐neuronalen Zellen einerseits, und davon unabhängig durch die Entdeckung der CLAM‐Proteinfamilie beeindruckend untermauert. Vieles spricht somit dafür, dass die ursprünglichen Funktionsfelder der Cholinesterasen, wie auch von cholinergen Systemen insgesamt, in allgemeinen Zell‐Zell‐Wechselwirkungen zu suchen sind. Diese Einsichten wurden hier an einigen Zellkulturstudien und ausgewählten Beispielen der Normalentwicklung dargestellt. In der Wirbeltierretina beeinflussen die als erste differenzierenden cholinergen Amakrinzellen die Netzwerkbildung. Nicht weniger bedeutend ist das cholinerge System bei der Bildung von Röhrenknochen. Acetylcholin beschleunigt die Knochenbildung, und die Cholinesterasen regulieren dabei nicht nur dessen Konzentration, sondern spielen beide zudem strukturelle Rollen. Ebenso überzeugend ist eine Studie an Froschlarven, die zeigt, dass bei der Darmbildung von Xenopus laevis sehr wohl das AChE‐Protein, aber nicht dessen Enzymaktivität beteiligt ist. Die volle Aufklärung der Wirkungsweise der Cholinesterasen ist notwendig, denn eine Vielzahl von spezifischen Anticholinesterasen finden breite Anwendungen in wichtigen gesellschaftlichen Bereichen (Landwirtschaft, Gesundheit, Sicherheit). Die Forschung hat dies erkannt und widmet sich verstärkt nicht nur den Cholinesterasen, sondern insgesamt der Aufklärung nicht‐neuronaler cholinerger Systeme (NNCS). Summary Moonlighting cholinesterases in non‐synaptic cholinergic mechanisms The early phylogenetic and ontogenetic appearance of acetylcholine (ACh) and its cholinergic protein components render their possible functionalities, apart from purely neuronal ones, most likely. The capacities of cholinesterases (ChEs) to form large protein complexes opened wide functional fields for them. Already existent in stem cells, ChEs in cooperation with components of the cel
ISSN:0045-205X
1521-415X
DOI:10.1002/biuz.202010714