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MIT-Forscher wollen wichtigen enzymatischen Schlüssel zum Denken gefunden haben

Auf der Suche nach den Grundlagen synaptischer Aktivität und Degeneration sind Wissenschaftler des MIT auf neue Enzyme gestoßen, die eine wichtige Rolle bei der Verstärkung und Erhaltung von Synapsen spielen sollen.

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Morgan Sheng und Myung Jong Kim. Photo: Donna Coveney

Auf der Suche nach den Grundlagen synaptischer Aktivität und Degeneration sind Wissenschaftler des MIT [1] auf neue Enzyme gestoßen, die eine wichtige Rolle bei der Verstärkung und Erhaltung von Synapsen spielen sollen.

Die Gruppe um Morgan Sheng, Professor für Neurowissenschaft am Picower Center for Learning and Memory des Massachusetts Institute of Technology, ist auf die Erforschung einer Proteinstruktur im Gehirn spezialisiert, die sich PSD (post synaptic density) nennt. Diese PSD ist eine besondere Region im Zellskelett, die aus verschiedenen Proteinen mit unterschiedlichen Aufgaben zusammengesetzt ist. Ihr Zusammenspiel regelt maßgeblich die synaptischen Funktionen. Je nach Aktivität der Synapse ist die flexible PSD zwischen 250 und 500 Nanometer im Durchmesser lang und zwischen 25 bis 50 Nanometer dick.

Die PSD ist gleich hinter der postsynaptischen Membran lokalisiert, also dort, wo die Neurotransmitter ankommen, die den synaptischen Spalt überwunden haben.

Sheng ist überzeugt, dass in der PSD ein Protein besonders wichtig ist, das PSD-95. Die Formel heißt: Je mehr PSD-95 Moleküle, desto größer und stärker ist die Synapse. Versuche mit so genannten „Knock-Out“ Mäusen haben in der Vergangenheit gezeigt, dass Nager mit weniger PSD-95 Probleme mit dem Lernen und Behalten haben.

In der aktuellen Studie haben Sheng und seine Kollegen nun eine Phosphatgruppe an eine bestimmte Aminosäure in dem PSD-95 Protein angehängt. Dieser Prozess, Phosphorylierung genannt, ist für jede biologische Zelle wichtig. Enzyme, welche die Phosphorylierung von Proteinen katalysieren, heißen Kinasen. Auch das PSD-95 unternimmt ihn, er ist, so weiß man, ein entscheidender Schritt bei der Unterstützung der Synapsen.

Sheng glaubt nun: „Das Hinzufügen einer Phosphatgruppe an eine einzelne Aminosäure erlaubt PSD-95, die Größe und Stärke von Synapsen zu beeinflussen. Eine Unterstützung dieses Prozesses kann helfen, kognitive Prozesse zu verbessern.“

Mehr noch, die künstliche herbeigeführte Phosphorylierung und daraus folgende Stärkung der Synapsen könne in normalen wie erkrankten Gehirnen Kapazität und Intelligenz fördern. Weitere Anwendungsgebiete könnten aus Sicht Shengs Depression und Schizophrenie sein. (hövel)


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[1] http://web.mit.edu/