Kavliprisforelesningene i nevrovitenskap

Forskere trodde lenge at proteiner kun ble produsert inni cellekroppen. Dette dogmet stod sterkt fram til 90-årene. Den nye forståelsen som har oppstått av arbeidet til årets Kavlipris-mottakere har endret oppfatningen av hvordan hjernen fungerer. Oppdagelsen av at proteiner kan bli produsert akkurat der de trengs i hjernen, er sakens kjerne ved tildelingen av årets Kavlipris i nevrovitenskap. Den gir et håndfast håp om utvikling av nye behandlingsmetoder for et stort spektrum av sykdomstilstander i hjernen.

Ny innsikt om hukommelse: Hjerneceller danner proteiner der de trengs

Hvordan er det mulig å lære noe nytt på få minutter? Hjernens briljans har ikke noe med størrelsen å gjøre, men ligger i det høyst desentraliserte, modulære og kjappe systemet for selvforsyning. Den banebrytende oppdagelsen av «lokal protein-translasjon» har fundamentalt omskrevet forståelsen av hvordan koblinger mellom nerveceller dannes og endres.

Lokal protein-translasjon er en prosess som skjer når celler danner proteiner der de trengs i synapsen i stedet for å produsere alle proteinene midt i cellekroppen.
 

Bilde

Om prisvinnerne

Oswald Steward er professor i anatomi og nevrobiologi ved University of California, Irvine, og grunnlegger og direktør for Reeve-Irvine Research Center. Han tok doktorgraden i 1974, og ble umiddelbart ansatt som fakultetsmedlem ved University of Virginia. Han ble senere instituttleder for universitetets nevrovitenskapelige avdeling.

I 1982 gjorde Steward en viktig oppdagelse: Han påviste at polyribosomer – de cellulære strukturene som muliggjør proteinsyntese – finnes i dendritter. Dette var svært overraskende og antydet at proteiner kunne produseres lokalt nær synapsene, i stedet for utelukkende i cellekroppen slik man tidligere hadde antatt. 

Les mer om Oswald Steward på Kavliprisens webside.

Christine Holt er professor emerita i utviklingsnevrovitenskap ved University of Cambridge, UK. Hun fullførte doktorgraden i 1982, og bygget deretter opp sin egen forskningsgruppe på biologisk institutt ved UCSD. Her undersøkte de hvordan aksoner finner veien i hjernen under utvikling. I 1997 flyttet hun tilbake til Cambridge. Her viste hun at avkuttede aksoner i den utviklende hjernen kunne navigere uten kontakt med cellekroppen. Dette tydet på at aksoner har sitt eget apparat for å produsere de nødvendige proteinene. Arbeidet bidro til å utfordre den etablerte oppfatningen om at slike proteiner utelukkende dannes i cellekroppen. Senere har forskningen hennes vist en viktig sammenheng mellom denne prosessen og sykdommer som ALS.

Les mer om Christine Holt på Kavliprisens webside.

Erin Schuman er professor ved Max Planck Institute for Brain Research. Hun tok sin doktorgrad i 1990 ved Princeton University. I 1993 ble hun tilbudt en stilling ved biologifakultetet ved California Institute of Technology. Det var her hun i 1996 gjorde sin viktige oppdagelse: at synapser kan styrkes i dendritter som er fysisk skilt fra cellekroppen. Dette utfordret den rådende oppfatningen om at cellekroppen er nødvendig for denne prosessen. 

I 2009 flyttet hun til Frankfurt for å grunnlegge det nye Max Planck Institute for Brain Research. Der forsket hun videre, og oppdaget at mer enn 2 000 mRNA-molekyler finnes i nevroners dendritter og aksoner. Dette avdekket hvor omfattende lokal proteinproduksjon kan være, langt unna cellekroppen.

Les mer om Erin Schuman på Kavliprisens webside.

Kelsey Martin er professor emerita i biokjemi og psykiatri ved University of California, Los Angeles. Hun er også administrerende visepresident for Simons Foundation Autism Research Initiative og Simons Foundations nevrovitenskapelige samarbeidsprogrammer.

Martin tok sin doktorgrad i 1992 i molekylær virologi ved Yale University. For sitt postdoktorale arbeid flyttet hun til Columbia University, hvor hun oppdaget at enkeltgrener av nevroners aksoner kan utvikle sterkere synapser som følge av tilført serotonin – uten instruksjoner fra cellekroppen. Denne prosessen utfordret den etablerte oppfatningen om at proteinene som trengs for synapsedannelse må produseres i cellekroppen og deretter transporteres til aksonene.

I 1999 tiltrådte hun som assisterende professor i psykiatri og biologisk kjemi ved UCLA, og hun har siden fortsatt sitt arbeid med hjernens plastisitet og undersøker hvordan erfaringer omformer hjernen når nevroner lagrer minner om dem.

Les mer om Kesley Martin på Kavliprisens webside