Zou dit eiwit de sleutel tot het geheugen kunnen bevatten?
Onderzoekers hebben een eiwit geïdentificeerd dat een cruciale rol speelt bij het bewaren of weggooien van herinneringen. In de toekomst kunnen we deze kennis misschien gebruiken om betere medicijnen tegen geheugenverlies te ontwikkelen, zeggen ze.
De kwestie van geheugenverlies motiveert onderzoekers om te proberen de werking van de hersenen beter te begrijpen, hoe herinneringen worden geconsolideerd en hoe en waarom we ze verliezen.
Omdat het kunnen bewaren van onze herinneringen ons in staat stelt een gevoel van eigenheid en oriëntatie in de wereld te behouden, is het een topprioriteit in de neurowetenschappen om te begrijpen hoe chronisch geheugenverlies kan worden voorkomen.
Onlangs onderzocht een team van onderzoekers van de University of Toronto Mississauga in Ontario, Canada - in samenwerking met collega's uit de Verenigde Staten en het Verenigd Koninkrijk - de rol van een bepaald eiwit bij de vorming van herinneringen.
Senior onderzoeker Iva Zovkic en haar team voerden hun onderzoek uit op muizen, waarbij ze zich specifiek richtten op een eiwit genaamd H2A.Z. Dit type eiwit wordt een histon genoemd en het bindt zich aan DNA, waardoor het zijn structuur in cellen behoudt.
Hun resultaten werden in het tijdschrift gepubliceerd Celrapporten.
H2A.Z en geheugenvorming
Zovkic en team werkten met zowel jonge als oude muizen om te begrijpen hoe het H2A.Z-eiwit betrokken was bij geheugenvorming en -onderdrukking.
Als onderdeel van hun experiment plaatsten de onderzoekers de muizen in een nieuwe doos om ze te dwingen vertrouwd te raken met een vreemde omgeving. Om vervolgens te kunnen testen hoe het eiwit functioneerde in de context van geheugenvorming, werden de dieren blootgesteld aan een negatieve stimulus terwijl ze in de box zaten.
Op deze manier vormden de muizen een verband tussen de nieuwe omgeving en de slechte ervaring waaraan ze waren blootgesteld. De tweede keer dat de wetenschappers ze in de doos plaatsten, weigerden de nu voorzichtige muizen zich te verplaatsen en te verkennen, zoals ze normaal zouden hebben gedaan.
Een half uur nadat de muizen waren blootgesteld aan de negatieve stimulus, beoordeelden Zovkic en collega's de hersenen van de dieren op eventuele veranderingen in de manier waarop H2A.Z zich aan DNA bindt.
Ze onthulden dat angsttraining bij jonge muizen geassocieerd was met een "overweldigende" vermindering van H2A.Z- en DNA-bindingen op 3.048 plaatsen op de genen waarmee de eiwitten normaal binden, evenals een toename van bindingen op slechts 25 plaatsen.
Hetzelfde gold voor de oudere muizen, die een vermindering van de bindingen op 2.901 plaatsen en een toename op slechts 9 plaatsen ervoeren in de nasleep van angsttraining.
Dit, zo leggen de onderzoekers uit, betekent dat uitzetting van H2A.Z (minder bindingen tussen het eiwit en DNA) wordt geassocieerd met geheugenvorming, waardoor de muizen zich hun negatieve ervaring kunnen herinneren.
"We hebben elke dag duizenden ervaringen, maar we onthouden alleen dingen die op de een of andere manier belangrijk voor ons zijn", merkt Zovkic op.
"Dit experiment," vervolgt ze, "maakte gebruik van een zeer eenvoudige leerervaring om te illustreren dat H2A.Z blijkbaar dient om het geheugen te onderdrukken, en de verwijdering van dit eiwit lijkt [...] langdurige herinneringen mogelijk te maken."
Een nieuw therapeutisch doelwit?
De onderzoekers merkten ook op dat de niveaus van H2A.Z afhankelijk waren van de leeftijd van de dieren. Het eiwit werd dus op hogere niveaus aangetroffen in de hippocampi van de oudere muizen, een gebied van de hersenen dat sterk geassocieerd is met geheugenvorming.
Op basis van deze waarnemingen hebben Zovkic en haar team geconcludeerd dat hoe hoger de H2A.Z-niveaus, hoe waarschijnlijker het is dat geheugenvorming en -retentie wordt belemmerd. Dus als het ouder worden correleert met meer H2A.Z-bindingen, zou dat leeftijdsgerelateerd geheugenverlies kunnen verklaren.
“H2A.Z identificeren als een uniek eiwit dat betrokken is bij het geheugen en toeneemt met het ouder worden, zou een groot probleem kunnen zijn voor het creëren van genetische of farmaceutische therapieën voor leeftijdsgerelateerde cognitieve achteruitgang en dementie. H2A.Z is een relatief specifiek therapeutisch doelwit. "
Iva Zovkic
De volgende stap, zeggen de onderzoekers, is het testen van hun theorie op zeer oude muizen. Mochten hun ideeën door verdere studies worden bevestigd, dan zijn de onderzoekers van plan verder te gaan en de effecten van H2A.Z bij mensen te bestuderen, van wie het lichaam ook dit eiwit produceert.
De ultieme hoop van Zovkic en het team is dat hun onderzoek uiteindelijk zal leiden tot betere therapieën om aan leeftijd gerelateerd geheugenverlies te voorkomen en te bestrijden.
"We zijn altijd op zoek naar moleculaire bases voor het geheugen, en ontdekken hoe genen gerelateerd aan geheugen worden in- en uitgeschakeld, is een stap in een positieve richting", besluit Zovkic.
