Robert Klatt
MPS-2-Eiweiß verbessert bei älteren Fadenwürmer die Gedächtnisleistung signifikant. Weil die Prozesse im Gehirn der Tiere auf zellulärer und molekularer Ebene mit dem Menschen nahezu identisch sind, könnte die Entdeckung möglicherweise zu einem Medikament gegen Gedächtnisverlust führen.
Basel (Schweiz). Die Medizin konnte bisher noch keine allumfassende Antwort auf die Frage finden, wie das Gedächtnis des Menschen funktioniert, also wie das Gehirn Wahrnehmungen permanent speichert. Lediglich einzelne Bestandteile und Wechselwirkungen dieses komplexen Prozesses konnte die Forschung bisher identifizieren. Wissenschaftler der Universität Basel haben nun einen weiteren Mechanismus entdeckt, der entscheidend für das inaktive Langzeitgedächtnis ist und den physiologischen Gedächtnisverlust bei Senioren beeinflussen könnte.
In der Biologie ist es seit Längerem bekannt, dass neben dem Menschen noch eine Reihe weitere Lebewesen wie Fadenwürmer über differenzierte Gedächtnisfunktionen verfügen, wie zum Beispiel ein separates Kurz- und Langzeitgedächtnis. Diese Funktionen sind unter den bekannten Lebewesen auf zellulärer und molekularer Ebene identisch.
Das Identifizieren von Molekülen der Gedächtnisprozesse ist vor allem für die Grundlagen- und klinische Forschung der Medizin entscheidend, weil sie bei der Entwicklung von Medikamenten gegen Gedächtnisstörungen helfen können.
Für ihre im Fachmagazin Current Biology publizierte Studie untersuchten die Wissenschaftler um Attila Stetak deshalb mithilfe sensorischer Reize bei genetisch veränderten Fadenwürmern (Caenorhabditis elegans), denen das Gen mps-2 fehlte die Lern- und Gedächtnisfähigkeit. Das Gen mps-2 speichert die Informationen für einen spannungsabhängigen Ionenkanal der Nervenzellmembran und soll sehr wahrscheinlich die Gedächtnisfunktionen beeinflussen.
Dabei zeigte sich, dass sowohl die Fadenwürmer mit mps-2 Gen als auch deren Artgenossen ohne mps-2 Gen ein gleich gutes Kurzzeitgedächtnis hatten. Die genmanipulierten Fadenwürmer konnten die Gedächtnisinhalte während des Experiments aber schlechter behalten. Das Langzeitgedächtnis funktioniert also ohne mps-2 Gen deutlich schlechter.
Auch bei nicht genmanipulierten Fadenwürmern, also Tieren mit mps-2 Gen, sinkt wie beim Menschen im zunehmendem Alter die Gedächtnisfähigkeit. Welche molekularen Prozesse dafür verantwortlich sind, konnte die Wissenschaft bisher nicht identifizieren.
Weitere Experimente zeigten, dass bei natürlichen Würmern mit mps-2 Gen im Alter die Produkte des Gens, das MPS-2-Protein, deutlich reduziert erzeugt werden und dass dadurch die Gedächtnisleistung der Tiere sinkt.
Laut Stetak handelt es sich beim Mangeln an MPS-2-Protein nicht um einen passiven, sondern um einen aktiv regulierten Prozess. Gesteuert wird die Aktivität des mps-2 Gens und dadurch die Produktion des MPS-2-Proteins durch das Protein NHR-66.
Älteren Fadenwürmern, bei denen die Forscher das Protein NHR-66 deaktivierten oder bei denen MPS-2-Eiweiß zugeführt wurden, zeigten anschließend eine nahezu identische Gedächtnisleistung wie junge Würmen. Die Moleküle MPS-2 und NHR-66 sind damit mögliche Angriffspunkte für Medikamente, die auch beim Menschen die sinkende Gedächtnisleistung im Alter behandeln könnten. Weitere Studien sollen nun herausfinden, ob die Entdeckung sich zur Entwicklung therapeutischen Möglichkeiten eignet.
Current Biology, doi: 10.1016/j.cub.2020.10.069
