De signaaloverdracht via synapsen van buurcellen in de hersens (afb: OIST)

Onderzoeksters ontdekten dat het eiwit cypine (guaninedeamin-ase) een grote rol speelt bij het verbinden en communiceren van hersencellen, wat cruciaal zou zijn voor leren en geheugen. Door te ontrafelen hoe cypine bepaalde eiwitten bij synap-sen markeert en interageert met het eiwitherge-bruiksysteem van de hersenen, openen wetenschappers de weg naar mogelijke behandelingen voor Alzheimer, Parkinson of traumatisch hersenletsel, stellen ze.
Het onderzoek onthulde een voorheen onbekende rol voor cypine. De onderzoeksters ontdekten dat cypine de aanwezigheid van markeringen op specifieke eiwitten bij synapsen bevordert, de contactpunten tussen neuronen (de ‘echte’ hersencellen). De markering helpt ervoor te zorgen dat de juiste eiwitten zich op de juiste plaats bevinden, zodat de synapsen goed kunnen functioneren.
“Ons onderzoek geeft aan dat de ontwikkeling van behandelingen of therapieën die zich specifiek richten op het eiwit cypine, de verbindingen tussen hersencellen kan verbeteren en zo het geheugen en denkvermogen kan verbeteren”, stelt Bonnie Firestein, hoogleraar celbiologie en neurowetenschappen aan de Rutgersuniversiteit. “Deze bevindingen suggereren dat cypine gebruikt kan worden om behandelingen te ontwikkelen voor neurodegeneratieve en neurocognitieve aandoeningen, evenals van hersenletsel.”
Firestein bestudeert cypine al meer dan twintig jaar. Haar recente werk onthulde verschillende belangrijke aspecten van hoe cypine functioneert en waarom dat eiwit belangrijk is voor de gezondheid van de hersenen.
Een van de cruciale ontdekkingen is dat cypine helpt bij het toevoegen van een speciaal merk aan eiwitten in de synapsen die neuronen verbinden. Dat zorgt ervoor dat eiwitten juist gepositioneerd zijn en effectief signalen kunnen overbrengen. Het correct markeren en verplaatsen van eiwitten is essentieel voor de goede werking van de neuronen.

Een andere belangrijke bevinding is dat cypine wisselwerkt met een complex van eiwitten, het proteasoom genaamd, dat verantwoordelijk is voor de afbraak van eiwitten.
Wanneer cypine zich hecht aan het proteasoom, vertraagt dat dit afbraakproces, wat leidt tot een ophoping van eiwitten. Deze ophoping kan een positief effect hebben op verschillende celfuncties die belangrijk zijn voor de communicatie tussen neuronen.

Het onderzoek toont ook aan dat wanneer er meer cypine aanwezig is, de niveaus van belangrijke eiwitten in de synapsen toenemen. Deze eiwitten zijn essentieel voor effectieve communicatie tussen neuronen en bevorderen leer- en geheugenfuncties.
Bovendien verhoogt cypine de activiteit van een ander eiwit, UBE4A genaamd, dat ook helpt bij de markering. Dit wijst erop dat de invloed van cypine op synaptische eiwitten deels te danken is aan het effect ervan op UBE4A.

Hersengezondheid

Uit het onderzoek blijkt volgens de onderzoeksters het belang van cypine voor het behoud van een gezonde hersenfunctie en de potentie ervan als doelwit voor behandelingen.
Firestein: “Hoewel deze studie ‘fundamenteel onderzoek’ is, kan deze uiteindelijk worden toegepast in praktische, klinische toepassingen.” Firestein, is al bezig met ’translationeel’ onderzoek. Dat is een vorm van onderzoek waarbij ontdekkingen die in het laboratorium zijn gedaan, worden omgezet in praktische behandelingen of oplossingen om de menselijke gezondheid te verbeteren.
Het nu vastgestelde feit dat dat eiwit wezenlijk is bij het bevorderen van synaptische plasticiteit – het vermogen van synapsen om in de loop van de tijd sterker of zwakker te worden – dan kan dat gebruikt worden om de synaptische disfunctie die wordt gezien bij neurodegeneratieve aandoeningen als Alzheimer en Parkinson en hersenletsel tegen te gaan, is de gedachte die nog wel in klinische proeven moet worden aangetoond.

Bron: Science Daily