Strona używa plików cookies więcej

Nauka / Wydarzenia

Ponad 2 mln zł na badania pamięci

Naukowcy pod kierownictwem prof. Dariusza Rakusa otrzymali dofinansowanie w kwocie 2 052 600 zł na realizację projektu badawczego pt.: „Regulacja poprzez astrocyty stanu oligomeryzacji fruktozo bisfosfatazy 2 (FBP2) w neuronach jako podstawowy czynnik regulujący tworzenie pamięci i funkcjonowanie mitochondriów.” Wyniki uzyskane podczas realizacji tego projektu mogą nie tylko pomóc w zrozumieniu mechanizmów formowania się pamięci, ale mogą również doprowadzić do powstania nowych terapii przeciw procesom zachodzącym w starzejących się mózgach i podczas rozwoju choroby Alzheimera. Projekt będą realizować: Uniwersytet Wrocławski – będący liderem grupy podmiotów, Instytut Biologii Doświadczalnej im. Marcelego Nenckiego Polskiej Akademii Nauk i Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu.

W minionym roku wykazaliśmy, że do powstania nowego śladu pamięciowego (długotrwałej potencjacji postsynaptycznej – LTP) niezbędna jest obecność w neuronach fruktozo 1,6-bisfosfatazy 2 (FBP2). Pokazaliśmy, że białko to, poza regulacją metabolizmu węglowodanów, oddziałuje z mitochondriami i kinazą białkową CAMK2. Owo oddziaływanie możliwe jest jedynie wtedy, kiedy FBP2 jest w formie dimeru (2 połączone podjednostki). Kiedy FBP2 przyjmuje konformację tetrameru (4 podjednostki), nie można zaobserwować ani oddziaływania z CAMK2, ani indukcji LTP.

Na podstawie badań kinetyki enzymatycznej FBP2 postawiliśmy także hipotezę, że istnienie formy dimerycznej – umożliwiającej powstanie śladu pamięciowego – zależy od metabolizmu astrocytów; komórek towarzyszących neuronom. Astrocyty, działając jak sensor aktywności sieci neuronalnej, rozkładają glikogen do mleczanu i przekazują go komórkom nerwowym, które to metabolizując ów mleczan redukują jednocześnie NAD do NADH. W badaniach prowadzonych in vitro odkryliśmy z kolei, że NAD stabilizuje tetramer FBP2, a więc zmniejszenie stężenia NAD powinno prowadzić do wzrostu ilości dimerycznej FBP2; a tym samym do indukcji LTP.

Co ciekawe, w przeciwieństwie do mózgów osobników młodych, uwolnienie mleczanu z astrocytów nie stymuluje, lecz blokuje powstawanie LTP w mózgach osobników starych. Jest to prawdopodobnie skutek związanego z wiekiem zaburzenia prawidłowej struktury hipokampa (części mózgu kluczowej dla formowanie się pamięci), ale być może także wynika to z obniżonej ekspresji właśnie FBP2.

Badania, które zamierzamy przeprowadzić realizując projekt “Astrocytes-regulated oligomerization state of fructose bisphosphatase 2 (FBP2) in neurons is a basic factor regulating memory formation and mitochondria function” (we współpracy z Inst. Biologii Doświadczalnej im M. Nenckiego PAN oraz Uniwersytetem Medycznym we Wrocławiu) mają na celu poznanie roli FBP2 w tworzeniu pamięci w kontekście starzenia organizmu oraz zrozumienie mechanizmów regulacji struktury FBP2 w neuronach.

Rola FBP2 w komórkach nerwowych wydaje się wykraczać poza indukcję powstania śladu pamięciowego – dimeryczna FBP2 chroni mitochondria przed warunkami stresowymi. Oddziałuje ona z mitochondriami jednak tylko wówczas, gdy kinaza zwana GSK3β jest nieaktywna. Aktywność GSK3β jest podwyższona w chorobie Alzheimera i wiadomo, że GSK3β modyfikuje białko Tau i zaburza pracę mitochondriów. Dlatego zamierzamy również sprawdzić czy niska ekspresja FBP2 lub nadekspresja defektywnych form FBP2, które nie mogą oddziaływać z mitochondriami i/lub

CAMK2, może być związana z powstawaniem zaburzeń neurodegeneracyjnych typowych dla choroby Alzheimera.

Wyniki uzyskane podczas realizacji tego projektu mogą więc nie tylko pomóc w zrozumieniu mechanizmów formowania się pamięci, ale mogą również doprowadzić do powstania nowych terapii przeciw procesom zachodzącym w starzejących się mózgach i podczas rozwoju choroby Alzheimera.

Dodane przez: Agata Sałamaj

6 Kwi 2021

ostatnia modyfikacja: 6 Kwi 2021