Die Rolle des Proteinkinase A-Ankerprotein-Komplexes bei der Bildung von olfaktorischen Gedächtnissen

Abstract

Das Ziel dieser Arbeit bestand darin, die AKAPs als Organisatoren im PKA Signalweg beim assoziativen Lernen in den Modellorganismen Drosophila und der Honigbiene zu untersuchen. Als erstes wurde gezeigt, dass bei Drosophila geankerte PKA für die Stabilisierung des aversiven MTM notwendig ist. Wurde die PKA-R2/AKAP Interaktion unterbrochen, so konnte man ab 60 min einen starken Abfall des MTM beobachten, der dem Kälte sensitiven Anteil (ASM) des Gedächtnisses entspricht. Damit kann das ASM erstmals in zwei unterscheidbare Phasen eingeteilt werden: Eine frühe von Ankerproteinen unabhängige Phase und eine späte Phase, die an AKAPs geankerte PKA-R2 in den Pilzkörpern benötigt. Mit veränderten Trainingsparametern konnte ich zeigen, dass die verschiedenen Gedächtnisphasen bei Drosophila nicht wie bisher angenommen nur seriell, sondern parallel prozessiert werden. Des weiteren zeigten die Untersuchungen an Drosophila, dass das ASM nach einer appetitiven Konditionierung diesen an Ankerproteine gebundenen Pool von PKA nicht benötigt. Beim appetitiven Lernen in der Biene ergab sich ein anderes Bild: Die Störung der PKA-R2/AKAP-Interaktion bei der Konditionierung mit 3 Trials führt zu einen starken Abfall des frühen Langzeitgedächtnisses (eLTM) nach einem Tag. Im Gegensatz dazu führt die Störung der PKA-R2/AKAP-Interaktion während der 1 Trial Konditionierung zu einer deutlichen Gedächtnisverbesserung nach einem Tag. Diese Untersuchungen zeigen erstmals, dass abhängig von verschiedenen Trainingsparametern PKA-R2/AKAP Interaktionen an unterschiedlichen, jedoch sehr spezifischen Funktionen der Gedächtnisbildung beteiligt sind.

In my thesis I addressed the function of protein kinase A anchor proteins (AKAPs) as organizers of PKA signaling in Drosophila and honeybee associative olfactory memory processing. First, I showed that in Drosophila anchored PKA is essential for the stabilization of aversive mid-term-memory. After disrupting PKA-R2/AKAP interaction mid-term-memory as measured 60 min after training is reduced by the fraction of the amnesia sensitive memory (ASM). Since memory measured at 3 min is intact, the ASM induced by aversive conditioning can now be separated into two distinct phases: an early phase that is independent of AKAP and a late phase that requires AKAP-bound PKA-R2 within the mushroom bodies. By modifying the training procedure I showed, that the memory phases in Drosophila are processed in parallel pathways and not solely serially as proposed until now. Furthermore I demonstrated that formation of appetitive memory in Drosophila does not require the function of AKAP-bound PKA while appetitive learning in honeybees does. Disrupting PKA-R2/AKAP interaction during appetitive conditioning with 3 trials causes a decline of the early LTM (eLTM) after one day, while conditioning with only one trial leads to an improvement of the memory tested after one day. These studies provide first evidence that the PKA-R2/AKAP interaction is required for different but very specific functions of memory formation that strongly depend on the training parameters.