Biochemie und analytische Biochemie

Abstrakt

Tubulinkonformation und Anästhesieinteraktion – eine experimentelle Studie

Pushpa Sahni, Bhanupriya, Shreya und Jaya

Das aktuelle Bestreben der Neurowissenschaft und Philosophie besteht darin, den Code des Bewusstseins zu entdecken, bzw. wie das materielle Gehirn unser materielles Wahrnehmungsempfinden erzeugt. Einige Wissenschaftler glauben, dass das Bewusstsein etwas vom physischen Gehirn und Körper Getrenntes ist, da das Bewusstsein auch dann weiterbesteht, wenn das Gehirn nicht funktioniert. Aus wissenschaftlicher Sicht ist das Bewusstsein jedoch eine Funktion des Gehirns. Da das Gehirn eine materielle Entität ist, ist es Gegenstand wissenschaftlicher Untersuchungen. Das menschliche Gehirn ist eine komplexe Gewebemasse mit außergewöhnlichen Fähigkeiten. Mikrotubuli erweisen sich als häufiges Ziel der Neurotransmitterwirkung und spielen eine bedeutende Rolle beim Lernen und Erinnern. Gedächtnis und Bewusstsein hängen zusammen und Mikrotubuli könnten somit das Bindeglied zwischen diesen beiden Phänomenen sein. Mikrotubuli sind zylindrische, hexagonale Gitterpolymere des Proteins Tubulin, die 15 % des gesamten Gehirnproteins ausmachen. Mikrotubuli regulieren Synapsen und verarbeiten Informationen vermutlich über interaktive, bitartige Zustände von Tubulin. Mikrotubuli sind sehr dynamische Polymere, deren Aufbau und Abbau davon abhängt, ob ihre heterodimeren Tubulin-Untereinheiten eine gerade oder gekrümmte Konformation aufweisen. Die Krümmung entsteht durch Biegungen an den Schnittstellen zwischen Monomeren. Dies liegt daran, dass die GTP-Hydrolyse Biegungen in Protofilamenten fördert. Obwohl GDP-gebundene Protofilamente jedoch immer noch als Mikrotubuli oder 2-D-Blatt miteinander verbunden sind, zwingen die Kontakte zwischen benachbarten Untereinheiten sie dazu, in einer geraden Form zu bleiben. Die resultierende Spannung soll Konformationsenergie speichern, die während der Depolymerisation freigesetzt wird. Auch der Mechanismus, durch den Anästhetika das Bewusstsein verhindern, ist weitgehend unbekannt, da der Mechanismus, durch den die Gehirnphysiologie Bewusstsein erzeugt, ungeklärt ist. Tubuline haben andere kleinere unpolare Regionen, die pi-elektronenreiche Indolringe enthalten, die nur etwa 2 nm voneinander entfernt sind. Die Theorie der orchestrierten objektiven Reduktion nach Penrose-Hameroff (Orch-OR) geht davon aus, dass diese Elektronen nahe genug beieinander liegen, um quantenverschränkt zu werden. Sie gehen davon aus, dass sich in Tubulinen quantenüberlagerte Zustände entwickeln, kohärent bleiben und weitere überlagerte Tubuline rekrutieren, bis ein mit der Quantengravitation verbundener Masse-Zeit-Energie-Schwellenwert erreicht wird, der als „Bing“-Moment bezeichnet wird. In diesem Artikel wird die Konformation von Tubulin in Gegenwart von Anästhetika charakterisiert.