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The role of the Drosophila CPEB protein Orb2 in long-term memory
Sebastian Krüttner
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Krystyna Keleman
DOI
10.25365/thesis.18577
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29628.21666.538055-0
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Langzeitgedächtnis spiegelt Veränderungen von Synapsen wieder. Diese Veränderungen, wie z.B eine Verstärkung oder Neubildung der Synapse, werden zum Teil durch lokale Translation von mRNA ermöglicht. Da diese mRNA aber im Prinzip allen Synapsen zugänglich ist wurde die Hypothese des so genannten “synaptic tagging” entwickelt. Diese postuliert eine Markierung der Synapsen, welche entweder die lokale Translation ausschließlich in den spezifisch markierten Synapsen ermöglicht, oder die benötigten Proteine in die markierten Synapsen akquiriert.
CPEB Proteine erscheinen als idealer Kandidat für eine solche synaptische Markierung, da sie in der Lage sind die Translation von mRNA zu kontrollieren.
Hier demonstrieren wir, dass Orb2, das homologe CPEB Protein in Fruchtfliegen, für das Erinnerungsvermögen, in einem für das Paarungsverhalten spezifischen Versuchsaufbau, benötigt wird. In einer Reihe von Experimenten gelang es uns zu zeigen, dass Orb2 im Mushroombody von Fruchtfliegen, einer Gehirnstruktur die schon länger dafür bekannt war für Gedächtnis von Bedeutung zu sein, benötigt wird. Dabei ist Orb2 nur unmittelbar während der Zeit des Trainings von Bedeutung, nicht aber für das Wiederaufrufen des Gedächtnisses. Auch ist das Protein nur für Langzeit– aber nicht Kurzzeitgedächtnis von Bedeutung.
Um die molekularen Mechanismen dieser Erkenntnisse zu studieren, generierten wir ein weiteres Allel, welches die Orb2 spezifische Gensequenz durch eine Integrationsequenz ersetzt. Diese Integrationsequenz ermöglichte es uns das endogene Orb2 Protein durch modifizierte Versionen zu ersetzen. Wir zeigen, dass beide Isoformen, Orb2A und Orb2B, für die Bildung des Langzeitgedächtnisses von zentraler Bedeutung sind. Außerdem konnten wir genetisch und biochemisch nachweisen, dass Orb2 als Oligomer auftritt und in dieser Form funktionell aktiv ist.
Abstract
(Englisch)
Long-term memory formation is thought to reflect experience dependent modifications at specific synapses. These are, at least in part, mediated by local translation of mRNAs to strengthen existing synapses and to build up new connections. Because mRNAs are in theory available to all synapses of a neuron the existence of a synaptic tag has been postulated. Such a synaptic tag could either allow translation of dormant mRNAs only in specific synapses or capture the proteins required for the modifications of synaptic connections.
CPEB proteins are potential candidates for such a synaptic tag for several reasons– perhaps most importantly this family of proteins is able to control mRNA translation.
Here we demonstrate that Orb2, the Drosophila CPEB homologue, is required during courtship long-term memory but dispensable for short-term memory. In a series of experiments we mapped the requirements of Orb2 to the mushroom body, a well-known learning center of the Drosophila brain. While Orb2 is required developmentally for other processes, within the mushroom body it is acutely required during learning.
To address the molecular mechanism behind Orb2 function we generated a novel Orb2 allele, which replaces most of the Orb2 reading frame with an acceptor site for site-specific recombination. We found that both isoforms, Orb2A and Orb2B are critically required for long-term memory formation. Genetic complementation experiments suggested that Orb2 might form complexes. A series of biochemical experiments also suggest the presence of higher order oligomers. Preliminary experiments demonstrate that at least some of these oligomers are dependent on a glutamine stretch at the N-terminus of Orb2. This domain has previously been suggested to confer prionic properties to the protein and when removed flies are no longer able to form functional long-term memory.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
long-term memory CPEB Orb2
Schlagwörter
(Deutsch)
Langzeitgedächtnis CPEB Orb2
Autor*innen
Sebastian Krüttner
Haupttitel (Englisch)
The role of the Drosophila CPEB protein Orb2 in long-term memory
Paralleltitel (Deutsch)
Die Funktion des Drosophila CPEB Proteins Orb2 für das Langzeitgedächtnis
Publikationsjahr
2011
Umfangsangabe
VII, 149 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Javier Martinez ,
Raul Mendez
AC Nummer
AC09411174
Utheses ID
16645
Studienkennzahl
UA | 091 | 441 | |