Forskere fra Kemisk Institut på Københavns Universitet har opdaget, at et livsvigtigt enzym, der er afgørende for udveksling af informationer mellem to hjerneceller, langt fra er aktivt hele tiden. Studiet er offentliggjort i Nature.
I stedet ser det ud til, at det holder helt tilfældige pauser, hvor det er slukket helt. Og nedlukningen er ikke bare kortvarig, men kan vare i flere timer.
Hjerneceller kommunikerer ved hjælp af neurotransmittere. Men for at overføre beskeder mellem to hjerneceller, skal neurotransmitterne først pumpes ind i en lille membranblære (kaldet en synaptisk vesikel). Blæren fungerer som en beholder, der frigiver neurotransmitterne mellem de to hjerneceller, når beskeden skal leveres.
Det centrale enzym undersøgt i det nye studie, kaldet V-ATPase, er ansvarlig for at forsyne pumpen i beholderen med energi. Uden V-ATPasen kunne neurotransmitterne ikke komme ind i deres beholder og overføre beskeder mellem hjerneceller.
Og det er dette enzym, som holder pauser. En opdagelse, der total modsiger tidligere viden om den vitale proces i hjernen.
Det er første gang, nogen har undersøgt disse enzymer i hjernen hos pattedyr ét molekyle af gangen, og vi er dybt overraskede over resultatet. Stik imod hvad alle troede, og ulig mange andre proteiner, så stopper disse enzymer med at virke i alt fra få minutter til flere timer ad gangen. Alligevel er menneskers og andre pattedyrs hjerner på mirakuløs vis i stand til at fungere, siger professor Dimitrios Stamou fra Kemisk Institut på Københavns Universitet, som har stået i spidsen for studiet.
Dimitrios Stamou kan næsten ikke forstå, at ét enkelt enzym bærer ansvaret for denne livsvigtige proces. Ikke mindst når man nu ved, at de er slukkede i 40 procent af tiden.
Opdagelsen er ikke bare yderst overraskende for forskerne, men den rejser også en hel række nye spørgsmål, påpeger professoren:
Betyder nedlukningen af energipumpen så, at mange af beholderne er tomme og ikke indeholder neurotransmittere? Påvirker et stort antal tomme beholdere kommunikationen mellem hjerneceller? Og hvis de gør, har hjernecellerne så udviklet sig til at omgå dette “problem” eller kan de være en helt ny måde at indkode vigtig information i hjernen på? Det vil tiden vise, siger Dimitrios Stamou.
V-ATPaser er enzymer, der nedbryder energi (ATP) på tværs af celle membraner, og spiller en afgørende rolle i udviklingen af cancer, cancer metastaser og i adskillige andre livstruende sygdomme. Derfor er V-ATPase et gavnligt enzym at ramme, når der skal udvikles ny medicin, som kan forebygge cancer.
Eksisterende analyser til at screene ny medicin for dets virkning på enzymet V-ATPase baserer sig på den gennemsnitlige aktivitet fra milliarder af V-ATPase-enzymer. Det gør man, fordi det er nok at kende det gennemsnitlige enzyms opførsel, når bare det er konstant aktivt eller samarbejder i stort antal.
Nu ved vi, at det ikke nødvendigvis gør sig gældende for V-ATPase. Derfor er det pludseligt blevet vigtigt at bruge metoder, som kan måle opførslen af enkelte V-ATPase-enzymer for at forstå og optimere den ønskede effekt af medicin, siger postdoc Elefterios Kosmidis fra Kemisk Institut på Københavns Universitet, der udførte eksperimenterne i laboratoriet og er førsteforfatter på den videnskabelige artikel.
Kilde: Københavns Universitet
