Zusammenfassung: Forscher entdeckten eine überraschende neue Funktion des Proteins RPT6 im Gehirn, die das Verständnis und die Behandlung von Gedächtnisstörungen revolutionieren könnte.
RPT6, das früher für seine Rolle im Proteasom-Komplex im Hippocampus bekannt war, bindet nun an DNA und reguliert die Genexpression während der Gedächtnisbildung.
Diese doppelte Funktionalität von RPT6 bietet neue Einblicke in den komplexen Prozess der Gedächtnisbildung und birgt Potenzial für therapeutische Interventionen bei Erkrankungen wie der Alzheimer-Krankheit und PTBS.
Wichtige Fakten:
- Es wurde festgestellt, dass RPT6 eine doppelte Rolle spielt: Es ist Teil des Proteasom-Komplexes und reguliert außerdem die Genexpression während der Gedächtnisbildung.
- Diese Entdeckung liefert neue Einblicke in Gedächtnisprozesse und führt möglicherweise zu besseren Behandlungen für Gedächtnisstörungen.
- Die Studie der Virginia Tech könnte die zukünftige Forschung zu Alzheimer, Demenz, PTSD und anderen Gedächtnisstörungen erheblich beeinflussen.
Quelle: Virginia Tech
Forscher der Virginia Tech entdeckten eine neue Funktion für ein gemeinsames Protein im Gehirn – eine Entwicklung, die neues Licht auf die Geheimnisse des Geistes wirft und vielversprechende Auswirkungen auf die Behandlung von Gedächtnisverlust und posttraumatischer Belastungsstörung hat.
Das Protein übernimmt normalerweise die notwendigen Aufgaben im Hippocampus des Gehirns, indem es als Teil eines größeren Proteinkomplexes namens Proteasom arbeitet und andere Proteine zerstört.
Aber Forscher der School of Animal Sciences des College of Agriculture and Life Sciences bemerkten kürzlich, dass sich dieses Protein namens RPT6 auf eine bisher unentdeckte Weise verhält.
„Wir haben herausgefunden, dass RPT6 zu dieser völlig anderen Funktion fähig ist, bei der es an DNA binden und die Expression anderer Gene oder Proteine während der Gedächtnisbildung erhöhen kann“, sagte Tim Jarome, außerordentlicher Professor für Neurobiologie. „Dies deutet darauf hin, dass RPT6 eine einzigartige Doppelrolle bei der Gedächtnisbildung spielt, sowohl innerhalb als auch außerhalb des Proteasom-Komplexes.“
Die Entdeckung, veröffentlicht diesen Monat in der Zeitschrift für Neurowissenschafteneröffnet neue Möglichkeiten für die Erforschung der Funktionsweise von RPT6 im Gehirn und wie es manipuliert werden könnte, um das Gedächtnis zu verbessern und Gedächtnisstörungen wie Alzheimer und posttraumatische Belastungsstörung (PTBS) zu lindern.
Das Projekt wurde von der Forscherin Kayla Farrell geleitet, die ihren Doktortitel erhielt. von der School of Animal Sciences im Dezember. Farrell leitete zuvor eine Studie zur Identifizierung eines Proteins, das zu einer besseren therapeutischen Behandlung von Frauen mit PTBS führen könnte.
Die Genexpression ist entscheidend für die Gedächtnisbildung. Es hilft, die neuronalen Netzwerke aufzubauen, die zur Bildung und Stärkung von Erinnerungen erforderlich sind. Forscher verstehen noch nicht, warum RPT6 diese Doppelfunktion hat oder wie es dabei hilft, die Zellen zu kontrollieren, die für die Bildung eines Gedächtnisses rekrutiert werden.
„Es muss etwas anderes geben, das damit zusammenarbeitet, um die Genexpression zu regulieren“, sagte Jarome. „Wir versuchen jetzt zu verstehen, wie es das macht.“
Letztendlich wird die Entdeckung für die laufende Forschung in Jaromes Labor hilfreich sein, die sich auf das Verständnis und die Behandlung von Gedächtnisstörungen wie Alzheimer, Demenz und PTSD konzentriert.
„Diese Entdeckung führt uns an einen neuen Ort, um die Komplexität des Gehirns und die Art und Weise, wie wir lernen und Erinnerungen speichern, zu entschlüsseln“, sagte Jarome. „Wir hoffen, dass dies dazu beitragen wird, neue Wege zum Verständnis der Steuerung der Genexpression während des Gedächtnisses zu finden. Langfristig könnte dies zu potenziellen therapeutischen Zielen für die Kontrolle und Verbesserung des Gedächtnisses oder die Behandlung maladaptiver Erinnerungen führen.“
Wichtigste Erkenntnisse
- Doppelfunktion von RPT6: RPT6, ein Protein, das in jeder Zelle vorkommt, war zuvor für seine Rolle im Proteasom-Komplex bekannt. Die Studie zeigt, dass RPT6 während der Gedächtnisbildung auch an DNA binden und die Genexpression regulieren kann, was eine einzigartige Doppelfunktion darstellt.
- Implikationen für die Gedächtnismanipulation: Das Verständnis der Doppelrolle von RPT6 bietet Einblicke in die komplexen Prozesse der Gedächtnisbildung. Dieses Wissen könnte den Weg für gezielte therapeutische Interventionen ebnen, um das Gedächtnis zu verbessern oder negative Erinnerungen im Zusammenhang mit Erkrankungen wie PTSD zu lindern.
- Bedeutung für zukünftige Forschung: Die Studie markiert einen entscheidenden Schritt zur Aufklärung der Komplexität des Gehirns und der Genexpressionskontrolle während der Gedächtnisbildung. Forscher gehen davon aus, dass weitere Untersuchungen der Mechanismen von RPT6 neue Wege zum Verständnis des Gedächtnisses auf molekularer Ebene eröffnen werden.
Über diese Neuigkeiten aus der Gedächtnisforschung
Autor: Margaret Ashburn
Quelle: Virginia Tech
Kontakt: Margaret Ashburn – Virginia Tech
Bild: Das Bild stammt von Neuroscience News
Ursprüngliche Forschung: Geschlossener Zugang.
„Die Phosphorylierung von RPT6 steuert seine Fähigkeit, DNA zu binden und die Genexpression im Hippocampus männlicher Ratten während der Gedächtnisbildung zu regulieren“ von Tim Jarome et al. Zeitschrift für Neurowissenschaften
Abstrakt
Die Phosphorylierung von RPT6 steuert seine Fähigkeit, DNA zu binden und die Genexpression im Hippocampus männlicher Ratten während der Gedächtnisbildung zu regulieren
Die Gedächtnisbildung erfordert eine koordinierte Kontrolle der Genexpression, der Proteinsynthese und des durch das Ubiquitin-Proteasom-System (UPS) vermittelten Proteinabbaus. Die katalytische Komponente des UPS, das 26S-Proteasom, enthält einen 20S-Katalysatorkern, der von zwei 19S-Regulationskappen umgeben ist, und die Phosphorylierung der 19S-Kappe-Regulationsuntereinheit RPT6 an Serin 120 (pRPT6-S120) wurde weitgehend mit der Kontrolle aktivitätsabhängiger Anstiege in Verbindung gebracht in der Proteasomaktivität.
Kürzlich wurde auch gezeigt, dass RPT6 außerhalb des Proteasoms agiert, wo es bei der Gedächtnisbildung eine dem Transkriptionsfaktor ähnliche Rolle im Hippocampus spielt. Über die Proteasom-unabhängige Funktion von „freiem“ RPT6 im Gehirn oder während der Gedächtnisbildung und darüber, ob für diese Transkriptionskontrollfunktion eine Phosphorylierung von S120 erforderlich ist, ist jedoch wenig bekannt.
Hier verwendeten wir RNA-Sequenzierung zusammen mit neuartigen genetischen Ansätzen sowie biochemischen, molekularen und Verhaltenstests, um die Hypothese zu testen, dass pRPT6-S120 unabhängig vom Proteasom funktioniert, um DNA zu binden und die Genexpression während der Gedächtnisbildung zu regulieren. Die RNA-Sequenzierung nach siRNA-vermitteltem Abbau von freiem RPT6 ergab 46 Genziele im dorsalen Hippocampus männlicher Ratten nach Angstkonditionierung, wo RPT6 an der Transkriptionsaktivierung und -repression beteiligt war.
Durch die CRISPR-dCas9-vermittelte künstliche Platzierung von RPT6 an einem Zielgen haben wir herausgefunden, dass die RPT6-DNA-Bindung allein für die Veränderung der Genexpression nach dem Lernen wichtig sein kann.
Darüber hinaus ergab die CRISPR-dCas13-vermittelte Umwandlung von S120 in Glycin auf RPT6, dass die Phosphorylierung an S120 notwendig ist, damit RPT6 DNA bindet und die Transkription während der Gedächtnisbildung richtig reguliert.
Gemeinsam enthüllen wir eine neue Funktion der Phosphorylierung von RPT6 bei der Steuerung der Gentranskription während der Gedächtnisbildung.