A – presynaptisch neuron
B – postsynaptisch neuron
1 – mitochondrion
2 – blaasje vol met neurotransmitter
3 – autoreceptor
4 – synaptische spleet
5 – neurotransmitterreceptor
6 – calciumkanaal
7 – blaasje staat neurotransmitter af
8 – neurotransmitter heropnamepomp

In de synaptische ruimtes waar twee hersencellen elkaar ontmoeten is er een constant druk verkeer van chemische en elektrische signalen. Ligt daar misschien het geheim van het geheugen, het leren? De meeste eiwitten in die synapsen worden rap weer vervangen. Onderzoekers in de VS ontdekten echter bij muizen dat sommige eiwitten weken, zo niet maanden of zelfs jaren oud kunnen worden in die synaptische ruimtes. Ligt daarin de kern van geheugen leervermogen?

Neurowetenschappers van de John Hopkins-universiteit ontdekten in die synapsen 164 eiwitten die veel langer intact bleven dan andere eiwitten daar. Ze denken dat die stabiele eiwitten een onderdeel zouden kunnen vormen van een moleculaire machine, die samen verantwoordelijk is voor het langetermijngeheugen en leervermogen in zoogdieren.
“We wisten dat de structuur van synapsen vrij stabiel is, bij ratten minstens een jaar lang”, zegt onderzoeker Richard Huganir.

Er zijn stabiele eiwitten als kristalline die onze lenzen vormen of collageen, een verbindend weefsel. Er zijn stabiele eiwitten in de poriën van het kernmembraan, eiwitten die DNA inpakken, de histonen en die het celskeleten vormen. Stabiele eiwitten zijn dus niks vreemds. Huganir: “Dus dachten we dat zulke langlevende eiwitten er ook in de synapsen moeten zijn en we denken dat we er een hoop gevonden hebben.”
De onderzoekers deden hun proeven bij (maar) acht muisjes. Die kregen voer waardoor vers aangemaakte eiwitten ‘gemerkt’ werden. De aminozuren in dat voer, de bouwstenen van de eiwitten, werden ‘verzwaard’ met extra neutronen. Dat maakt voor het eiwit niks uit, maar wel voor de onderzoekers. Die kunnen die ‘zware’ eiwitten er zo uitpikken.

‘Zwaar’ voer

De muisjes kregen zeven weken ‘zwaar’ voer. De langerlevende eiwitten waren minder geneigd ‘zware’ eiwitten in te bouwen dan de kortlevende. Vervolgens kregen de muisjes zeven weken ‘licht’ voer zonder die extra neutronen. De de kortlevende eiwitten zijn dan allemaal weer licht terwijl de langlevende ‘zwaar’ blijven.

De onderzoekers analyseerden de hersens van twee muisjes (de analyse kost ze het leven) na zeven weken en twee na nog eens zeven weken. De vier overigens werden in een grotere kooien gestopt met buizen, kraaltjes en andere objecten om hun hersenactiviteit te stimuleren.
Om die hersens te analyseren gebruikten ze een massaspectrometer en analyseerden de verhouding tussen de ‘zware’ en normale aminozuren van de 2272 verschillende eiwitten in de synapsen. De langlevende behielden meer dan de helft van de zware aminozuren na de eerste week.
De meeste eiwitten waren kortlevend: een, twee, drie dagen. 164 eiwitten hadden een veel langere levensduur: van weken tot maanden en waarschijnlijk zelfs jaren.

Langlevend

Vervolgens werd bepaald om welke eiwitten het hier gaat. Een van die eiwitten maakt onderdeel uit van de RAS-signaalroute en andere hielden verband met het celskelet.
De onderzoekers kijken nog naar 50 andere eiwitten, de langstlevende, de ‘jarigen’. Beschadigen van die ‘jarigen’ zou dan iets te maken hebben met cognitieve achteruitgang. Het is een beginnetje, maar heel veel wijzer hoe dat geheugen en leervermogen dan in zijn werk zou gaan zijn we nog niet geworden met deze ontdekking (?)…

Bron: Science Daily