Könnte dieses Protein den Schlüssel zum Gedächtnis enthalten?
Forscher haben ein Protein identifiziert, das eine entscheidende Rolle dabei spielt, ob wir Erinnerungen behalten oder verwerfen. In Zukunft könnten wir dieses Wissen nutzen, um bessere Medikamente gegen Gedächtnisverlust zu entwickeln, heißt es.
Das Problem des Gedächtnisverlusts motiviert die Forscher, die Funktionsweise des Gehirns besser zu verstehen, wie Erinnerungen konsolidiert werden und wie und warum wir sie verlieren.
Da wir in der Lage sind, unsere Erinnerungen zu bewahren, um ein Gefühl der Selbstheit und Orientierung in der Welt zu bewahren, hat das Verständnis, wie chronischer Gedächtnisverlust verhindert werden kann, in den Neurowissenschaften höchste Priorität.
Kürzlich untersuchte ein Forscherteam der Universität von Toronto, Mississauga in Ontario, Kanada, in Zusammenarbeit mit Kollegen aus den USA und Großbritannien die Rolle eines bestimmten Proteins bei der Bildung von Erinnerungen.
Die leitende Forscherin Iva Zovkic und ihr Team führten ihre Studie an Mäusen durch und konzentrierten sich dabei speziell auf ein Protein namens H2A.Z. Diese Art von Protein wird als Histon bezeichnet und bindet an DNA, wodurch die Struktur in den Zellen erhalten bleibt.
Ihre Ergebnisse wurden in der Zeitschrift veröffentlicht Zellenberichte.
H2A.Z und Gedächtnisbildung
Zovkic und sein Team arbeiteten sowohl mit jungen als auch mit alten Mäusen zusammen, um zu verstehen, wie das H2A.Z-Protein an der Gedächtnisbildung und -unterdrückung beteiligt war.
Als Teil ihres Experiments legten die Forscher die Mäuse in eine neue Schachtel, um sie zu zwingen, sich mit einer fremden Umgebung vertraut zu machen. Um zu testen, wie das Protein im Zusammenhang mit der Gedächtnisbildung funktioniert, wurden die Tiere in der Box einem negativen Reiz ausgesetzt.
Auf diese Weise bildeten die Mäuse eine Assoziation zwischen der neuen Umgebung und der schlechten Erfahrung, der sie ausgesetzt waren. Das zweite Mal, als die Wissenschaftler sie in die Schachtel legten, weigerten sich die jetzt vorsichtigen Mäuse, sich zu bewegen und zu erkunden, wie sie es normalerweise getan hätten.
Eine halbe Stunde, nachdem die Mäuse dem negativen Reiz ausgesetzt worden waren, untersuchten Zovkic und Kollegen das Gehirn der Tiere auf Veränderungen in der Bindung von H2A.Z an DNA.
Sie zeigten, dass Angsttraining bei jungen Mäusen mit einer „überwältigenden“ Verringerung der H2A.Z- und DNA-Bindungen an 3.048 Stellen der Gene, an die die Proteine normalerweise binden, sowie einer Zunahme der Bindungen an nur 25 Stellen verbunden war.
Gleiches galt für die älteren Mäuse, die nach dem Angst-Training eine Verringerung der Bindungen an 2.901 Stellen und eine Zunahme an nur 9 Stellen verzeichneten.
Dies, erklären die Forscher, bedeutet, dass die Räumung von H2A.Z (weniger Bindungen zwischen Protein und DNA) mit der Gedächtnisbildung verbunden ist, sodass sich die Mäuse an ihre negativen Erfahrungen erinnern können.
„Wir haben jeden Tag Tausende von Erfahrungen, aber wir erinnern uns nur an Dinge, die uns irgendwie wichtig sind“, bemerkt Zovkic.
"Dieses Experiment", fährt sie fort, "nutzte eine sehr einfache Lernerfahrung, um zu veranschaulichen, dass H2A.Z anscheinend dazu dient, das Gedächtnis zu unterdrücken, und die Entfernung dieses Proteins scheint […] die Bildung lang anhaltender Erinnerungen zu ermöglichen."
Ein neues therapeutisches Ziel?
Die Forscher beobachteten auch, dass die H2A.Z-Spiegel vom Alter der Tiere abhängen. So wurde das Protein in höheren Konzentrationen im Hippocampi der gealterten Mäuse gefunden, einer Region des Gehirns, die stark mit der Gedächtnisbildung assoziiert ist.
Basierend auf diesen Beobachtungen folgerten Zovkic und ihr Team, dass es umso wahrscheinlicher ist, dass die Bildung und Beibehaltung des Gedächtnisses behindert wird, je höher der H2A.Z-Spiegel ist. Wenn also das Fortschreiten des Alters mit mehr H2A.Z-Bindungen korreliert, könnte dies den altersbedingten Gedächtnisverlust erklären.
„Die Identifizierung von H2A.Z als einzigartiges Protein, das am Gedächtnis beteiligt ist und mit zunehmendem Alter zunimmt, könnte eine große Rolle bei der Entwicklung genetischer oder pharmazeutischer Therapien für altersbedingten kognitiven Rückgang und Demenz spielen. H2A.Z ist ein relativ spezifisches therapeutisches Ziel. “
Iva Zovkic
Der nächste Schritt von hier aus, sagen die Forscher, wird darin bestehen, ihre Theorie an sehr alten Mäusen zu testen. Sollten ihre Ideen durch weitere Studien bestätigt werden, planen die Forscher, die Auswirkungen von H2A.Z beim Menschen zu untersuchen, dessen Körper ebenfalls dieses Protein produzieren.
Zovkic und sein Team hoffen letztendlich, dass ihre Forschung letztendlich zu besseren Therapien führen wird, um altersbedingten Gedächtnisverlust zu verhindern und zu bekämpfen.
"Wir versuchen immer, molekulare Grundlagen für das Gedächtnis zu finden, und herauszufinden, wie Gene, die mit dem Gedächtnis zusammenhängen, ein- und ausgeschaltet werden, ist ein Schritt in eine positive Richtung", schließt Zovkic.
