In dieser Arbeit wurde die Rolle der Protein Kinase C (PKC) bei nicht- assoziativen und assoziativen Lernformen der Honigbiene Apis mellifera untersucht. Mit Hilfe spezifischer Inhibitoren für die PKC bzw. deren katalytisches Fragment PKM konnte die Funktion dieser Enzyme in Verhaltensversuchen untersucht werden. Die Inhibition der PKC-Aktivität hatte keinen Einfluss auf nicht-assoziative Lernformen wie Habituation oder Sensitisierung. Beim assoziativen olfaktorischen Lernen zeigte sich, dass nur die Inhibition der PKC, jedoch nicht die Blockierung der PKM zu Defekten bei der Gedächtnisbildung führte. Die Aktivität der PKC ist dabei nur in einem kurzen Zeitfenster von 1 - 2 Stunden nach der Konditionierung für die Gedächtnisbildung notwendig. Die Untersuchungen der zugrunde liegenden molekularen Mechanismen zeigten, dass sich die Menge der membrangebundenen PKC aus den Pilzkörpern durch das assoziative Lernen veränderte. Unter Verwendung von Antikörpern wurde zum gleichen Zeitpunkt (1-2 h nach der Konditionierung) zu dem die Aktivität der PKC für die Gedächtnisbildung benötigt wurde, eine Reduktion der PKC-Menge beobachtet. Mit Hilfe von Harnstoff und Trypsin konnte nachgewiesen werden, dass es sich nicht um eine wirkliche Abnahme der PKC- Menge, sondern um eine Maskierung der Antikörperbindestelle handelte. Diese Maskierung beruhte auf der Interaktion der PKC mit anderen Proteinen. Die Interaktion und Komplexierung der PKC wurde durch die Inhibition der PKC- Aktivität, welche zu einer Reduktion bei der Gedächtnisbildung führte, ebenfalls verhindert. Diese Ergebnisse zeigten, dass PKC in den Pilzkörper 1 ? 2 Stunden nach der olfaktorischen Konditionierung mit anderen Proteinen interagiert und Komplexe bildet, und dass dieser Prozess an der Bildung von Langzeitgedächtnis beteiligt ist. Um erste Hinweise auf mögliche Interaktionspartner der PKC zu erhalten, erfolgte ein Vergleich der Aminosäuresequenzen bekannter PKC Bindeproteinen mit einer Proteindatenbank der Biene. Mit einem RACK1 ähnliche Protein wurde in der Biene ein PKC Bindeprotein gefunden, dass alle Kriterien für die beobachtete Interaktion mit PKC bei der Gedächtnisbildung erfüllt. Der immunhistologische Nachweis von dem RACK1 ähnlichen Protein zeigte, dass es vor allem in den Kenyonzellen der Pilzkörper und den Antennallobuszellen expremiert wird. Innerhalb der Kalyzes konnte dabei eine deutlich höhere Immunreaktivität im Kern gegenüber dem Zytosol beobachtet werden. Durch eine Immunpräzipitation wurde nachgewiesen, dass aktivierte PKC an das RACK1 ähnliche Protein der Biene bindet. Somit wurde erstmals eine Interaktion der Proteinkinase C mit Ankerproteinen im Gehirn der Honigbiene nachgewiesen. Zusammenfassend deuten die Ergebnisse darauf hin, dass diese Interaktion eine zentrale Rolle bei Prozessen der Gedächtnisbildung spielen.
This work investigates the role of protein kinase C in associative and non- associative learning in the honeybee Apis mellifera. Using specific inhibitors of PKC and the catalytic fragment PKM, we examined these enzymes? function in memory formation. The experimental data show that inhibition of PKC has no influence on non-associative learning such as habituation or sensitisation. But the inhibition of PKC at one hour after associative learning causes a significant reduction in memory, whereas inhibition before or after this distinct time point affects neither learning nor memory formation. Inhibition of PKM has no influence on associative and non-associative learning. Research on the mechanisms underlying learning and memory have shown that in the mushroom bodies the amount of PKC, which is located on the membrane, changed after olfactory learning. The amount of PKC was determined using the ELISA- technique at various time points after conditioning. Only at the distinct time point at which PKC inhibition caused defects in memory formation was a significant reduction observed in the amount of PKC. With the help of urea or trypsin we determined that it is not a reduction in the amount of PKC, but a blocking of the antibody binding site. This blocking depend on the interaction of PKC with other proteins. Inhibition of PKC one hour after olfactory conditioning, which causes a reduction in memory formation also prevents the binding of PKC to other proteins. These data show that in the mushroom bodies PKC interacts with proteins 1 ? 2 hours after olfactory conditioning and that these protein-protein interactions are necessary for memory formation. An Aligment of the amino acid sequences of already identified anchoring proteins for PKC and an amino acid database of the honeybee showed that a protein resembling RACK1 is found in the honeybee. Immunohistostaining of RACK1 showed that this protein is mainly expressed in the Kenyon cells of the mushroom bodies and in neurons of the antennal lobes. Within the calyces the immunostaining was much more intensive in the nucleus than in the cytosol. Immunoprecipitation demonstrated that RACK1 binds to activated PKC
