Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek
29 juni 2009
Slimmer met AMPA receptoren op het celmembraan
AMPA receptoren zijn een belangrijke regulerende factor in de verbinding tussen onze zenuwcellen. NWO-onderzoeker Helmut Kessels toont echter aan dat niet de AMPA receptoren ín de cel van cruciaal belang zijn, maar juist de receptoren die zich op het celmembraan bevinden. Het veranderen van de sterkte van de verbindingen tussen zenuwcellen ligt aan de basis van ons leervermogen. De resultaten van het onderzoek worden gepubliceerd in het julinummer van Nature Neuroscience.
De AMPA receptoren beïnvloeden onze synaptische plasticiteit; het vermogen van de verbinding tussen twee zenuwcellen (de synaps) om van sterkte te veranderen. Tot nu toe werd verondersteld dat een verhoging van het aantal receptoren in een cel ook echt verandering zou kunnen brengen in de verbindingen tussen zenuwcellen en dus in ons vermogen om te leren. Neurobioloog Kessels stelt nu vast dat de synaptische plasticiteit niet afhankelijk is van de hoeveelheid receptoren in de cel, maar van de hoeveelheid receptoren die zich op het celmembraan bevinden. Alleen een verhoogde productie van AMPA receptoren volstaat dus niet om de verbindingen tussen zenuwcellen te reguleren.
Stargazin en fosforylering
Kessels onderzocht twee subeenheden van AMPA receptoren - GluR1 en GluR2 - die elk model staan voor twee groepen AMPA receptoren die een verschillende rol spelen in hoe wij leren. GluR1 is cruciaal voor het creëren van nieuwe herinneringen, de receptoren zonder GluR1 zijn vermoedelijk belangrijk voor het bewaren van herinneringen.
Een verhoogde productie van AMPA receptoren zorgde wel voor een grotere hoeveelheid receptoren in de cel, maar deze cellen werden ook weer afgebroken door lysosomen. De onderzoeker wist de afbraak van GluR1 door lysosomen stop te zetten door tegelijk met de hoeveelheden GluR1 ook de aantallen van het hulpeiwit stargazin mee te verhogen. Dit lukte ook door fosforylering van GluR1, waarbij een fosfaatgroep op het eiwit wordt geplaatst. Een grotere hoeveelheid GluR1 in de cel leidde echter niet tot grotere hoeveelheden receptoren op het membraan. Dit lukte wel bij GluR2. Met behulp van gefosforyleerd stargazin kan de hoeveelheid GluR2 op het celoppervlak en in de synapsen vergroot worden. Verder onderzoek zal uit moeten wijzen of hiermee ook daadwerkelijk de synaptische plasticiteit en wellicht ons vermogen om te leren kan worden beïnvloed.
Helmut Kessels voerde zijn onderzoek uit aan het Cold Spring Harbor Laboratory in New York. Dit kon dankzij de Talent-subsidie die hij in 2004 ontving van NWO.
Publicatie Nature Neuroscience
'Roles of stargazin and phosphorylation in the control of AMPA receptor subcellular distribution' van Helmut W. Kessels, Charles Kopec, Mathhew Klein en Roberto Malinow verscheen op 21 juni als Advance Online Publication op de website van Nature Neuroscience en verschijnt in print in het julinummer van Nature Neuroscience.