Studie wirft neues Licht auf den Mechanismus des individuellen Zellgedächtnisses am Modell von Hefe

Whi3 ist ein Mnemon (Whi3mnem), oder anders ausgedrückt, ein Protein, das Informationen in einzelnen Zellen speichert, indem es stabile Superaggregate bildet. Dieser Gedächtniszustand wird dann bei der Mitose nur an eine einzelne Tochterzelle vererbt (Individualgedächtnis). Wenn sie beispielsweise einem ungebundenen Paarungspartner gegenüberstehen, verschmelzen knospende Hefezellen den G1/S-Inhibitor Whi3 zu einer dominanten Mnemon-Superanordnung, die dazu führt, dass sie der Paarungspheromonreaktion entkommen. Dieser Gedächtniszustand bleibt in der Mutterzelle über viele Teilungszyklen stabil, ohne an die Töchter weitergegeben zu werden. Wie Zellen den Whi3mnem-Zustand bei der Mitose aufrechterhalten und aufteilen, war bisher weitgehend unbekannt.

In ihrer Studie veröffentlicht in Aktuelle Biologiezeigen Forscher, dass Whi3mnem mit der Membran des endoplasmatischen Retikulums (ER) assoziiert und durch ER-laterale Diffusionsbarrieren am Knospenhals auf die Mutterzelle beschränkt ist. Wenn diese Barrieren aufgehoben werden, breitet sich Whi3mnem, das in vitro selbsttemperierende Fibrillen bildet, wie ein Prion auf seine gesamte Nachkommenschaft aus, wodurch das Gedächtnis kollektiv wird.

Auf der Grundlage dieser Beweise schlussfolgern die Autoren, dass das selbsttemperierende prionenähnliche Verhalten von Whi3mnem für die Persistenz des Gedächtnisses erforderlich ist, während seine Assoziation mit dem ER seine infektiöse Ausbreitung auf die Tochterzellen verhindert. Diese Erkenntnisse liefern einen ersten Mechanismus dafür, wie Zellen ein individuelles Gedächtnis bilden und aufrechterhalten können.

Aus diesen Ergebnissen folgt natürlich eine Frage: Sind Persistenz und Beschränkung konservierte Mechanismen zur Kodierung individueller Erinnerungen über Organismen hinweg? Diese Ergebnisse könnten wichtige Auswirkungen auf pathologische Zusammenhänge haben: Tatsächlich können altersbedingte Einschlussdefekte das Prionen-ähnliche Verhalten von Mnemonen freisetzen, wodurch sie sich in Geweben ausbreiten und Phänotypen fördern können, die denen sehr ähnlich sind, die bei neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer und Alzheimer beobachtet werden Parkinson.