Ons langetermijngeheugen werkt mechanisch, met actinevezels als drijvende kracht en prion-eiwitten als opslagmedium. Tenminste, als de berekeningen kloppen die onderzoekers van Rice University (VS) zojuist publiceerden in PNAS.
Het zou verklaren waarom zenuwcellen überhaupt prion-eiwitten bevatten. We weten dat die ziektes als Creutzfeldt-Jakob veroorzaken wanneer er iets fout gaat. Je mag verwachten dat ze ook ergens goed voor zijn, anders had de evolutie ze allang uit het menselijk proteoom geknikkerd. Maar wáár ze dan goed voor zijn, is tot nu toe een raadsel.
Laatste auteur Peter Wolynes en zijn collega’s proberen al langer eiwitvouwingen te voorspellen met behulp van computersimulaties. Die baseren ze op een ‘energy landscape theory’, waarbij je in wezen de gemakkelijkste route zoekt naar een zo stabiel mogelijke eindtoestand.
In dit geval droeg hij promovendus Mingchen Chen op om de software uit te proberen op ApCPEB, voluit aplysia cytoplasmic polyadenylation element binding protein. Van dit eiwit is eerder aangetoond dat het op de een of andere manier iets met het langetermijngeheugen te maken moet hebben: als je bij zeeslakken de vorming blokkeert, raken die hun geheugen kwijt. Maar eigenlijk verwachtte Wolynes er niet veel van en zag hij het vooral als een goede oefening voor een beginner.
Als zodanig is ApCPEB vooral interessant omdat de-ketens samenklitten. Zolang er maar een paar bij zijn betrokken vormen ze spiralen (alfahelices) die zich ook weer oprollen tot grotere spiralen. Maar als het er meer worden dan een stuk of tien krijg je amyloïde-achtige vezelstructuren (betasheets). Dat laatste is kenmerkend voor prionen. De oorzaak wordt gezocht in het grote aantal glutaminebouwstenen in een van de uiteinden van het eiwit, een constructiedetail dat bij prionen vaker de juiste vouwing in de weg staat.
Geheel onverwacht toonden Chens computerberekeningen aan dat je de alfahelices kunt dwingen om over te gaan in betasheets, door simpelweg aan de uiteinden te trekken.
En Wolynes vermoedt nu dat die trekkracht wordt uitgevoerd door het cytoskelet, de inwendige eiwitstructuur die cellen in vorm houdt. Om precies te zijn zouden de actinevezels in dat cytoskelet het moeten doen. Daarvan is eerder vastgesteld dat ze zich inderdaad aan ApCPEB kunnen binden.
Die betasheets zijn onoplosbaar en uiterst stabiel, dus op die manier introduceer je vast een element in een cel dat nooit meer weggaat. En als dat gebeurt in een synaps van een hersencel zou het element zomaar een geheugenelement kunnen zijn. Het zou meteen verklaren hoe het kan dat herinneringen een veel langer leven hebben dan het gemiddelde eiwit: bètasheets vergaan niet.
Bovendien zorgt het ‘oprekken’ er voor dat de eiwitketens een RNA-fragment kunnen binden dat de productie van actine afremt. Zo blijft die productie op peil en stabiliseert het proces zichzelf.
Uiteraard is het nog maar één stukje van een hele grote puzzel. Wordt vervolgd.
bron: Rice University
Nog geen opmerkingen