Untersuchung der Bedeutung von CAMTA Proteinen für die Regulation der neuronalen Morphologie und der Gedächtnisbildung

• Antragsteller: Professor Dr. Hilmar Bading
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 244445106

Die langfristige Speicherung von Gedächtnisinhalten basiert auf funktionellen und strukturellen Veränderungen der beteiligten Nervenzellen. Diese Veränderungen werden durch synaptische Aktivität hervorgerufen, welche Kalzium-abhängige Signalketten initiiert die schließlich zu veränderter Genexpression führen. Entscheidend für diese Kommunikation zwischen den Synapsen und dem Zellkern sind Kalzium- und Calmodulin-abhängige Genregulatoren, wie beispielsweise CREB, CBP, MeCP2 und MEF2. Kürzlich wurde eine neue Familie von Genregulatoren identifiziert, die sogenannten Calmodulin-bindenden Transkriptions-Aktivator (CAMTA) Proteine. Säugetiere besitzten zwei CAMTA Gene, CAMTA1 und CAMTA2, und beide Gene sind besonders stark im Gehirn exprimiert. Als Calmodulin-abhängige Genregulatoren könnten CAMTAs an der Kommunikation zwischen Synapse und Zellkern beteiligt sein und somit Einfluss auf die Gedächtnisbildung haben. In der Tat weisen humangenetische Studien auf einen Zusammenhang zwischen kognitiver Leistungsfähigkeit und Polymorphismen des CAMTA1 Gens hin. Darüberhinaus zeigen unsere neuesten unveröffentlichten Daten, dass eine shRNA-vermittelte Reduktion der CAMTA Expression im Gehirn adulter Mäuse zu einem verringerten Lernvermögen führt. Wir konnten außerdem zeigen, dass eine shRNA-vermittelte Reduktion der CAMTA Expression in hippokampalen Nervenzellkulturen zu einer Beeinträchtigung des Dendritenwachstums führt. Dendriten dienen der Aufnahme und Integration synaptischer Informationen. Ihre Struktur hat daher einen direkten Einfluss auf die Funktion der Nervenzellen und die kognitive Leistungsfähigkeit des Organismus. Aufgrund unserer unveröffentlichten Beobachtungen postulieren wir daher, dass CAMTA Proteine entscheidend an der Gedächtnisbildung beteiligt sind, indem sie synaptische Aktivität in Veränderungen der Genexpression und der neuronalen Morphologie übersetzen. In diesem Projekt möchten wir Gen-Funktions-Analysen in Nervenzellkulturen und im Hippokampus der Maus durchführen, um genau zu verstehen, wie CAMTA Proteine die neuronale Morphologie und das Lernvermögen steuern. Wir möchten zudem Genomanalysen durchführen, um Gene zu finden deren Expression von CAMTAs gesteuert wird. Schließlich möchten wir die Signalwege untersuchen, mittels derer synaptische Aktivität zu einer Aktivierung der CAMTA Proteine führt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Professor Dr. Carlos Bas Orth