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Forscher von: Shaenette Louisa
Redakt von: Alice Pham
In einer kürzlichen Studie von Jelena Radulovic und ihrem Team fanden Forscher heraus, dass bestimmte Gehirnzellen während der Bildung von Langzeitgedächtnis eine starke elektrische Aktivität erfahren, die zu Brüchen in der doppelsträngigen DNA führt. Dies aktiviert eine entzündliche Reaktion, die die beschädigte DNA repariert und die Erinnerung im Gehirn verfestigt. Normalerweise sind Doppelstrangbrüche mit Krankheiten wie Krebs verbunden, da ihre Reparatur zu Mutationen und chromosomalen Umlagerungen führen kann, die durch nicht-homologes Endjoining von DNA, dem primären Reparaturweg für Doppelstrangbrüche, verursacht werden. Diese Studie legt jedoch nahe, dass dieser Zyklus von Zerstörung und Reparatur unsere Gedächtnisbildung und -erhaltung erklären könnte.
Trotz der jüngsten Entdeckung wurde der Zusammenhang zwischen Gedächtnis und DNA bereits zuvor erforscht. So zeigte ein früheres Experiment die Verbreitung von Doppelstrang-DNA-Brüchen im Gehirn und verknüpfte sie mit dem Lernen.
In der aktuellen Studie trainierten Radulovic und ihre Kollegen Mäuse darauf, leichte elektrische Schocks mit neuen Umgebungen zu assoziieren. Nach der Analyse der Genaktivität in Neuronen innerhalb des Hippocampus, einer Region des Gehirns, die mit Erinnerungen zu tun hat, stellten sie fest, dass dieses Training anscheinend die Gedächtnisbildung induzierte, da die Mäuse ängstlich reagierten, wenn sie in die gleiche Umgebung gesetzt wurden, in der sie geschockt worden waren. Nach einigen Tagen fanden sie auch heraus, dass bestimmte entzündungs bezogene Gene in einer Untergruppe von Neuronen aktiv waren; jedoch zeigte eine Untersuchung nach drei Wochen, dass ihre Aktivität deutlich abgenommen hatte.
Die Quelle dieser Entzündung stammt von TLR9, einem Protein, das bekannt dafür ist, eine entzündliche Reaktion auf genetisches Material in Zellen auszulösen, ähnlich der Reaktion, die gegen fremde Eindringlinge verwendet wird. TLR9 zeigte die meiste Aktivität in einer Untergruppe von Neuronen im Hippocampus, wo reparatur resistente DNA-Brüche festgestellt wurden. In diesen Neuronen sammelt sich Maschinerie, die DNA repariert, in Zentrosome an, Organellen, die mit Zellteilung und Differenzierung in Verbindung stehen. Da voll entwickelte Neuronen keine Zellteilung durchführen, vermutet Radulovic, dass Neuronen Daten über auslösende Ereignisse während Schadens- und Reparatur Zyklen aufzeichnen.
Dies wird durch das Verhalten von Mäusen ohne das TLR9-kodierende Gen unterstützt, da sie Schwierigkeiten hatten, Langzeit Erinnerungen abzurufen und seltener erstarrten als unveränderte Mäuse. Dies legt nahe, dass DNA als Signal dient, um Informationen über längere Zeiträume zu speichern, und wirft die Möglichkeit auf, dass Personen mit neurodegenerativen Erkrankungen einen fehlerhaften Schadens- und Reparatur Zyklus haben könnten, was zur Ansammlung von Fehlern in der Neuronen-DNA führt.
Es bleibt zu bestimmen, wie diese Ergebnisse mit anderen gedächtnis bezogenen Entdeckungen zusammenhängen, wie zum Beispiel Engrammen, die eine Gruppe von Hippocampus-Neuronen sind, die als physischer Datensatz von Erinnerungen fungieren. Die Forscher stellen fest, dass die Untergruppe von Neuronen, die mit Entzündungen in Verbindung gebracht wird, sich von denen in der Engramm Produktion unterscheidet. Tomás Ryan, ein Engramm-Neurowissenschaftler vom Trinity College, vermutet jedoch, dass der DNA-Schadens- und Reparatur Zyklus das Ergebnis der Bildung von Engrammen sein könnte, anstatt dass die untersuchte Untergruppe von Neuronen etwas Einzigartiges aufzeichnet.
Bibliographie
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