Når aminosyrer blir til signalstoffer

I nervesystemet brukes aminosyrer og derivater av disse for å styre kommunikasjon mellom nervecellene. De blir da skilt ut som nevrotransmittere, signalstoffer som nerveceller kommuniserer med. Den viktigste aktiverende nevrotransmitteren er glutamat, som er en aminosyre vi også bruker for syntese av proteiner og som vi kjenner som smaksforsterker i krydder. Enzymatisk modifisering av glutamat omdanner denne til den viktigste hemmende nevrotransmitteren i hjernen – GABA (gamma-aminosmørsyre). Sammen med glysin (også en aminosyre) sørger GABA for at nervecellene ikke blir aktiverte i ”tide og utide”. Andre aminosyrer som gir opphav til viktige nevrotransmittere er histidin (histamin), tyrosin (dopamin, noradrenalin) og tryptofan (serotonin). De sistnevnte kalles monoaminer og er helt sentrale for vilje- eller målstyrting av hjernefunksjoner, for motivasjon og avhengighet, og for emosjonelle prosesser.

I Jan Haavik sin forskningsgruppe arbeider vi med å forstå hvordan monoaminene er regulert i hjernen og hvordan denne reguleringen kan være endret i ulike nevropsykiatriske sykdommer. Vi arbeider med å forstå proteinene som er nødvendig for normal nevrotransmisjon og hvordan genetiske variasjoner kan gi opphav til forandringer i viktige signalprosesser i hjernen. En kjernevirksomhet har over flere år vært forskning på tyrosin- og tryptofanhydroksylase, nøkkelenzymer i biosyntese av katekolaminer (dopamin, noradrenalin, adrenalin) og serotonin. Dopamin, noradrenalin og serotonin regulerer aktiviteten til ulike områder i hjernen og hvordan de ”snakker sammen” i ulike kognitive prosesser. Av den grunn er signalprosessene underlagt disse monoaminene mål for det meste av dagens medisiner innen psykiatrien. I disse prosjektene arbeider vi med å forstå hvordan aktiviteten til disse enzymene blir regulert for at hjernen skal kunne fungere normalt. Mye av arbeidet er fokusert på hvordan signalprosesser i nervecellene endrer enzymenes aktivitet ved fosforylering, en reversibel modifisering av proteiner, og ved binding til ulike regulatoriske proteiner.

Rune Kleppe, forsker Neurotargeting

From molecules to behaving animals: a short introduction from the Neuroscience group

Live 4D confocal imaging of rat hippocampal neurons transfected with
the photoswitchable fluorescent protein Dendra2, showing complex
neuronal networks between cells. Imaged by Adrian Szum

In our first contribution to this blog we would like to start by giving a short description of our research group. The Neuroscience group (http://www.uib.no/rg/neurosci/research/bramham-lab) under the leadership of Professor Clive Bramham is comprised of a highly international group of people. We are currently 16 members from 10 different nationalities including 5 post-docs, 5 PhD students as well as master degree and medical students.

The core interest of the group lies in understanding the molecular mechanisms that regulate the amazing ability of the brain to adapt and change in response to different types of stimuli. This phenomenon is also called synaptic plasticity. Depending on the type of stimuli (or lack of stimuli) the brain experiences the communication between nerve cells and neuronal networks can be either strengthen or weakened.

Synaptic plasticity is part of the natural process of storing and retrieving memories in the brain. It is known that defects in mechanisms involved in the fine regulation of synaptic plasticity contribute to disorders of the nervous system such as mental retardation and psychiatric disease.  A better understanding of synaptic plasticity is therefore key to the development of diagnostic and therapeutic strategies.

We are using a multidisciplinary approach to learn more about the plasticity of the brain. The methods that we use in our daily research include behavioural studies in rats (e.g. How does stress affect a mother rat and her offspring?), electrophysiological studies in live rats, advanced imaging techniques, protein-protein interactions and a range of molecular tools.

One focus of our research is a protein known as Arc (activity-regulated cytoskeleton regulated protein). Arc plays a critical role in the mechanism of memory, and dysfunction of Arc probably contributes to mental retardation, Alzheimer’s Disease, and Schizophrenia. We are now exploring the role of Arc in ADHD and other psychiatric disorders. If you want to know more about the protein Arc, you are welcome to take a look at a recent review paper from the lab.

 

Karin Wibrand, on behalf of the Neuroscience group

Et innblikk i forskningsgruppen Biorecognition

Forskningsgruppen Biogjenkjenning (Biorecognition) inkluderer professor Aurora Martinez (leder) og førsteamanuensis Knut Teigen (http://www.uib.no/biomedisin/forskning/forskningsgrupper/biogjenkjenning). Det er per i dag seks stipendiater tilknyttet gruppen hvorav en, Åge Aleksander Skjevik, disputerer onsdag 23. januar. Tittelen på hans doktorgradsoppgave er “A study of lipid bilayer dynamics and interactions with ligands” (forklaring på norsk finnes her: http://www.uib.no/info/dr_grad/2013/Skjevik_Aage.html). Prøveforelesningen, som holdes samme dag, vil gi oss en nyttig innføring i og oversikt over emnet “Molecular modelling in drug discovery”. Åge har vært veiledet av Knut og tilhører modelleringsnoden av forskningsgruppen. Vi kombinerer eksperimentelt arbeid med datasimuleringer i vår forskning som i stor grad er rettet mot å forstå biologiske prosesser på molekylærnivå og å finne medisiner for visse sykdommer.

Forskningen til Aurora har siden 90-tallet hovedsaklig fokusert på protein-membran interaksjoner og struktur/funksjonstudier av de aromatiske aminosyrehydroksylasene. Disse er enzymer som finnes i alle mennesker og hver av de fører til sykdom dersom de, som følge av en arvelig genfeil, ikke fungerer. Dysfunksjonell fenylalanin hydroxylase, et leverenzym, fører til fenylketonuri (eller Føllings sykdom etter nordmannen Asbjørn Følling som oppdaget den). Siden symptomene (hjerneskade) kan forhindres ved å følge en spesiell diett inngår testing for fenylketonuri i nyfødtscreeningen.

De to andre aromatiske aminosyrehydroksylasene finnes hovedsaklig i det sentrale og perifere nervesystemet hvor de lager viktige hormoner og nevrotransmittere. Tryptofan hydroksylase deltar i dannelsen av serotonin og melatonin mens tyrosin hydroksylase danner L-Dopa som videre blir til dopamin, “lykkehormonet” (les en interessant sak om dopamin og lykke her: http://www.forskning.no/artikler/2011/juli/294024). Vår forskning har som mål å finne frem til – og deretter videreutvikle – stoffer som kan stabilisere ødelagte (ustabile) enzymer. Arbeidet vårt fokuserer på aminosyrehydroksylasene, men – i samarbeid med andre forskningsgrupper – studerer vi også andre enzymsystemer assosiert med genetiske sykdommer. Forsker Jarl Underhaug er sentral i arbeidet med å finne slike stoffer, såkalte farmakologiske chaperoner. Deler av dette arbeidet er delvis finansiert av Novo Seeds og nyhetssaken om dette fra 2011 kan leses her: http://www.uib.no/news/nyheter/2011/08/long-road-to-find-a-cure. Gruppen har også utviklet metoder for å finne og evaluere inhibitorer (hemmere) med terapeutisk potensial. Det er med ekspertise innen rasjonell utvikling av farmaka at Biorecognition vil bidra til fellesprosjektene i KGJN.

Marte Innselset Flydal, gjesteforsker Biorecognition

Forsker Jarl Underhaug foran pipetteringsroboten som brukes i søket etter farmakologiske chaperoner.

 

Velkommen til vår nye bloggside ved K. G. Jebsen Senter for forskning på nevropsykiatriske lidelser!

K. G. Jebsen-senteret er et tverrfaglig forskningssenter som studerer årsaksfaktorer og mekanismer av psykiske lidelser, med hovedvekt på ADHD. Senteret med sin tverrfaglige tilnærming representerer alt fra klinisk psykiatrisk forskning og MR-scanning til genetikk og cellenes signaloverføring.

Målet med forskningen er å bidra til bedre diagnostikk, og på sikt gi en mer målrettet medisinsk behandling av personer med ADHD og andre psykiske lidelser. Vi har både barn og voksne med i forskningen, og ønsker å rekruttere personer med ADHD/ADD samt deres familiemedlemmer.

Her på bloggsiden vil vi gi et innblikk i den daglige aktiviteten ved senteret, som presentasjoner, publikasjoner, resultater, osv. Senteret er stort med flere forskningsgrupper, og dette vil gjenspeiles i bred faglighet!  Mer informasjon om K. G. Jebsen-senteret og ADHD prosjektet kan du sjekke ut her:

http://www.uib.no/kgj-npd

http://adhdprosjektet.b.uib.no/

http://stoppventgå.no/