16. april 2021

Bittesmå bananfluer gør forskere klogere på nervecellernes motorvej

Nervesystemet

Forskere fra Københavns Universitet er med et nyt studie blevet klogere på, hvordan transporten af signalmolekyler foregår i nogle af nervesystemets allerlængste celler. Opdagelsen er gjort ved at kigge nærmere på transportprocessen i bananfluer. Forskerne håber, at resultaterne kan give ny indsigt i menneskelige lidelser såsom nervebetændelse og neurodegenerative sygdomme.

Nervesystemet er menneskekroppens internet, og kan på samme måde hurtigt overføre signaler over lange afstande. Et af de vigtigste elementer i denne signalering er axonerne. Det er udløbere fra nervecellerne, som sender signalerne ud til andre nerveceller eller muskler. Axoner, der for eksempel udgår fra nerveceller i rygmarven kan være over en meter lange.

Forskere fra Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet på Københavns Universitet har i et nyt studie i bananfluer undersøgt, hvordan signalmolekyler transporteres i axonerne.

”Vi har fundet ud af, at proteinet Rab2 skal være tilstede og fungere ordentligt for at nervecellerne kan sende effektive signaler mellem centralnervesystemet og kroppen. Når vi fjerner proteinet i bananfluer, kan vi se, at signalmolekylerne ophobes i axonerne som ved en trafikprop,” forklarer gæsteforsker Viktor Karlovich Lund fra Institut for Neurovidenskab.

Signalering i to nerver — SE SELV: I øverste nerve (et bundt af axoner) ses normal transport af pakker med signalmolekyler. Transporten er derimod hæmmet i den nederste nerve, der mangler Rab2-proteinet. Bananfluerne er genetisk kodet til at udtrykke et fluorescerende signalprotein, så transporten tydeligt kan ses med et særligt mikroskop.

Samme eller lignende mekanisme hos mennesker

Forskerne undersøger transporten af signalmolekyler i axoner, fordi der findes flere lidelser hos mennesker, hvor transporten er hæmmet. Det gælder blandt andet neurodegenerative sygdomme som Alzheimers og Parkinsons sygdom, amyotrofisk lateral sklerose samt nervebetændelse. Ændringer i Rab2-genet er også sat i forbindelse med autismespektrum-forstyrrelser.

Selvom man altid skal være forsigtig med at drage konklusioner mellem forskellige arter, mener forskerne alligevel, at der er gode argumenter for, at deres fund også er relevant i mennesker.

”Vi deler omkring 75 procent af vores sygdomsrelaterede gener med bananfluer. Derudover ved vi, at de gener, der koder for proteinet Rab2, ligner hinanden i mange forskellige arter – de har en høj grad af evolutionær konservering. Det gør os ret overbeviste om, at den samme eller en meget lignende mekanisme findes i menneskers nervesystem,” siger Ole Kjærulff, lektor på Institut for Neurovidenskab.

Limen mellem last og motor

Signaleringen fungerer på den måde, at signalmolekyler overføres fra enderne af axonerne til andre nerveceller.

"Nogle typer af signaler kræver, at signalmolekylerne først rejser meget langt inde i den samme celle. De bliver pakket i små organeller med en fedtmembran rundt om, og så skal de altså transporteres op til en meter eller mere. Det kræver et komplekst maskineri, hvor alt skal køre fuldstændig gnidningsfrit,” siger Ole Kjærulff.

Inde i axonerne bliver ”lasten” trukket af motorproteiner, der kan sammenlignes med små lokomotiver.

”Vores kvalificerede gæt er, at Rab2-proteinet er bindeleddet mellem motorproteinerne, der kører derudaf, og så lasten, der skal transporteres. En slags molekylær lim, der binder det hele sammen,” siger Viktor Karlovich Lund.

Forskerne håber på, at deres nye opdagelse kan danne grundlag for nye forsøg på at skabe lægemidler rettet mod neurodegenerative sygdomme og nervebetændelse.

Læs hele det nye studie i Cell Reports: ”Rab2 drives axonal transport of dense core vesicles and lysosomal organelles”