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Forschung am Fliegenhirn - hier die beliebte Laborfruchtfliege Drosophila melanogaster.
 
Leben 2. November 2012

Der Stoff, aus dem Gedächtnis entsteht

Wiener Neurobiologen fanden einen Mechanismus, der für die Ausbildung des Langzeitgedächtnisses bei Fliegen verantwortlich ist.

Für die Ausbildung des Kurzzeitgedächtnisses werden in den Neuronen bereits vorhandene Proteine chemisch verändert. Gehen Inhalte ins Langzeitgedächtnis über, so müssen die Zellen neue Eiweißmoleküle bilden. Auf welche Weise die neu gebildeten Eiweißstoffe Gedächtnisinhalte festigen, ist nicht im Detail geklärt. Neurobiologen am Forschungsinstitut für Molekulare Pathologie (IMP) in Wien identifizierten nun zwei Proteine, die maßgeblich an der Gedächtnisbildung beteiligt sind.

Ein Neuron kann durch zehntausende Synapsen mit anderen Neuronen verbunden sein. Bei der Fixierung von Gedächtnisinhalten wird jedoch nur ein Teil der Synapsen verändert. Ungeklärt ist, wie Zellen die Proteinsynthese lokal eingrenzen können. Gedächtnisforscher postulierten eine Art „molekulares Etikett“, das die Produktion von Eiweißmolekülen nur in bestimmten Synapsen zulässt.

Im Rahmen einer Doktorarbeit im IMP konnten nun zwei Moleküle der CPEB-Familie identifiziert werden, welche die Proteinsynthese und damit die Bildung des Langzeitgedächtnisses regeln: Orb2A und Orb2B. Beide Formen werden für das Langzeitgedächtnis der Fliege benötigt, doch während Orb2B weit verbreitet ist, sind von Orb2A nur geringe Mengen zu finden. Die Ergebnisse genetischer, biochemischer und verhaltensbiologischer Studien legen nun folgenden Mechanismus der Gedächtnisbildung nahe: Durch den Lernvorgang wird Orb2A in bestimmten Synapsen aktiviert. Dort bewirkt es – nach Art eines Kristallisationskeims –, dass sich Komplexe aus Orb2A und Orb2B bilden. Diese Komplexe wiederum greifen lokal in die Proteinsynthese ein und führen dazu, dass die aktivierten Synapsen eine dauerhafte Veränderung erfahren – Gedächtnis entsteht.

Universales Prinzip?

Dieses Modell, das die IMP-Forscher nun in der Zeitschrift Neuron publizierten, wartet mit einigen Überraschungen auf. Denn dass zwei so ähnliche Proteine wie Orb2A und Orb2B ganz unterschiedliche Aufgaben haben, kam für die Autoren unerwartet. Ebenso verblüffend war die Erkenntnis, dass das Molekül Orb2A für seine Funktion genau jenen Abschnitt nicht benötigt, der RNA bindet und den man bisher bei CPEB-Proteinen für unerlässlich hielt. Somit könnte die Art und Weise, wie Orb2A und Orb2B bei der Gedächtnisbildung zusammenspielen, auch für andere Proteine der CPEB-Familie gelten. Da diese Eiweißmoleküle für viele Lebensprozesse wichtig sind und sich im Laufe der Evolution kaum verändert haben, könnte hiermit ein universales Prinzip entdeckt worden sein.

Quelle: http://www.imp.ac.at

www.innovations-report.de

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