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Verlust des Proteins Coronin 1 führt zu Lerndefiziten und aggressivem Verhalten

26.03.2014

Für Lernprozesse und Gedächtnis ist es entscheidend, dass die Signale, die Nervenzellen im Gehirn anregen, richtig verarbeitet werden.

Wissenschaftler am Biozentrum der Universität Basel konnte nun gemeinsam mit einem internationalen Forscherteam die bedeutende Rolle des Proteins Coronin 1 für Wahrnehmung und Verhalten aufklären. Sie fanden heraus, dass der Verlust von Coronin 1 bei Mäusen und Menschen schlechte Gedächtnisleistungen, Lerndefizite und aggressives Verhalten zur Folge hat.


Das Fehlen von Coronin 1 in Neuronen führt zu Verhaltensdefiziten. Coronin 1 (grün) in Nervenzellen des Mandelkerns (Amygdala) im Gehirn. Rot: Neurofilament als neuronaler Marker; Blau: Zellkerne. Bild: Universität Basel, Biozentrum

Die Ergebnisse, publiziert in «PLOS Biology», zeigen einen neuen Risikofaktor für Verhaltensstörungen sowie einen Signalweg, der an der Übertragung von Informationen innerhalb von Nervenzellen beteiligt ist.

Organismen müssen in der Lage sein, Signale von aussen zu empfangen und diese in biochemische Informationen umzuwandeln. Nur so können sie adäquat auf ihre Umwelt reagieren. Auch für die Verarbeitung von Informationen, die das Gehirn erreichen, ist diese Fähigkeit eine wichtige Voraussetzung.

Im Gehirn aktiviert die Stimulation von Neuronen unter anderem diejenigen Gene, die für Lernprozesse und Gedächtnis wichtig sind. In enger Zusammenarbeit mit einem internationalen und interdisziplinären Team hat die Forschungsgruppe unter Leitung von Prof. Jean Pieters vom Biozentrum der Universität Basel nun erstmals zeigen können, dass ein evolutionär konserviertes Protein, das sogenannte Coronin 1, das Bindeglied zwischen äusserem Reiz und neuronaler Aktivierung darstellt und somit effizientes Lernen sowie Gedächtnisbildung in Mäusen und Menschen gewährleistet.

Vom Immunsystem zum Gehirn

Bereits in früheren Arbeiten konnte Pieters’ Team zeigen, dass Coronin 1 entscheidend für die richtige Weiterleitung von Signalen in Immunzellen ist. An Mäusen, denen das Protein fehlt, wollten die Forscher die zugrundeliegenden molekularen Mechanismen untersuchen. Überraschenderweise zeigten diese Mäuse Verhaltensauffälligkeiten.

So waren sie nicht nur weitaus aggressiver als ihre normalen Artgenossen, sondern gingen auch einer extrem gesteigerten Körperpflege nach, einem Anzeichen für einen weniger ausgeprägten Gemeinschaftssinn. Weitergehende Untersuchungen zusammen mit Forschern vom Friedrich Miescher Institut in Basel und der Universität Bordeaux ergaben, dass der Verlust von Coronin 1 zu tiefgreifenden Lernproblemen und Verhaltensauffälligkeiten führt und die Aktivierung von Nervenzellen beeinträchtigt ist.

Aktivierung von Signalkaskade

Wie kann Coronin 1 korrekte Verhaltensweisen sicherstellen? Normalerweise löst die Stimulation der Oberfläche von Nervenzellen eine Reaktionskaskade aus, die schliesslich die Produktion des Signalmoleküls cAMP anregt.

Dieses Molekül wiederum aktiviert verschiedene Prozesse in der Zelle, unter anderem das Ablesen von Genen, die das Verhalten steuern. «Wenn Coronin 1 fehlt, führt die Stimulation der Zelloberfläche zu einer gestörten Produktion von cAMP», erklärt Pieters. «Dies beeinträchtigt die gesamte Signalweiterleitung und letztendlich das Lernen und die Gedächtnisbildung.»

Von Mäusen und Menschen

In einem zweiten Schritt arbeiteten sich die Wissenschaftler durch die klinische Vorgeschichte eines Patienten, der aufgrund einer Mutation kein Coronin 1 bilden konnte. Es stellte sich heraus, dass dieser Patient unter Lernschwäche litt und durch aggressives Verhalten auffiel.

Mit dieser Studie ist es Pieters und seinen Partnern gelungen die entscheidende Rolle von Coronin 1 für Wahrnehmung und Verhalten herauszustreichen. Sie konnten zudem den genauen Signalweg aufklären, der sich nun hinsichtlich potenzieller Risikofaktoren oder zukünftiger Behandlungsstrategien für Verhaltensstörungen weitergehend untersuchen lässt.

Originalbeitrag
Rajesh Jayachandran, Xiaolong Liu, Somdeb BoseDasgupta, Philipp Müller, Chun-Lei Zhang, Despina Moshous, Vera Studer, Jacques Schneider, Christel Genoud, Catherine Fassoud, Fréderic Gambino, Malik Khelfaoui, Christian Müller, Deborah Bartholdi, Helene Rossez, Michael Stiess, Xander Houbaert, Rolf Jaussi, Daniel Frey, Richard A. Kammerer, Xavier Deupi, Jean-Pierre de Villartay, Andreas Lüthi, Yann Humeau, and Jean Pieters
Coronin 1 Regulates Cognition and Behavior through Modulation of cAMP/Protein Kinase A Signaling
PLOS Biology, published March 25, 2014 | doi: 10.1371/journal.pbio.1001820

Weitere Auskünfte
Prof. Jean Pieters, Universität Basel, Biozentrum, Tel. +41 61 267 14 94, E-Mail: jean.pieters@unibas.ch

Weitere Informationen:

http://dx.doi.org/10.1371/journal.pbio.1001820 - Abstract
http://www.biozentrum.unibas.ch/de/forschung/gruppen-plattformen/eigene-seiten/u... - Forschungsgruppe Prof. Jean Pieters

Katrin Bühler | Universität Basel

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