The Nansen Neuroscience Lecture 2018 – Coleen T. Murphy: “Regulation of Cognition and Longevity: What worms can teach us”

The Nansen Neuroscience Lectures (NNLs) have been part of the Academy’s Nansen-celebration since 10.10.2010. The NNLs honour Fridtjof Nansen’s ground-breaking contributions to neuroscience, marked also earlier this year by the FENS 130-years anniversary symposium. Like Nansen, this year’s NNL speaker, Coleen T. Murphy from Princeton University (USA), uses “simple” animals to unravel biological principles, now of cognition and longevity. The NNLs are arranged by Jon Storm-Mathisen and Linda H. Bergersen of the University of Oslo, in collaboration with the Nansen Neuroscience Network and the Norwegian Academy of Science and Letters.

Coleen T. Murphy uses the roundworm called C. elegans to study cognitive and reproductive aging. Central signaling pathways involved in many aspects of aging, including mechanisms associated with memory, are similar in human and worm.

Murphy and her laboratory have published several high-profile papers in the field of aging by the use of C. elegans. Thus they have identified genes essential in mechanisms of long-term memory. The encoded proteins include the transcription factor cyclic AMP response element binding factor (CREB) and the heterotrimeric G-protein a subunit Gq (Gaq) homolog EGL-30 (Lakhina et al. 2015 Neuron, Arey et al. 2018 Neuron). By analyzing CREB mutant worms, the Murphy laboratory has shown that the long-term memory of the worms is abrogated when CREB is dysfunctional. Interestingly, this effect on long-term memory is dependent on the activity of CREB in one single pair of interneurons. Furthermore, they have shown that increased levels of CREB contribute to the memory extension in the healthy and long-lived daf-2 mutant worms. In another mutant worm, the Murphy laboratory showed that by introducing a gain-of-function Gaq egl-30 mutation, the memory could be enhanced by 10-fold. Again, this effect required CREB, and only in a few neurons. Also, by conditional knock-in of the egl-30 gain-of-function mutant, age-related cognitive decline could be rescued (Arey et al. 2018 Neuron).

Lastly, Murphy presented recent unpublished data on a model for Parkinson’s disease (PD), and showed how to trace motor dysfunction in PD worms. Here, Murphy also emphasized the importance of using meaningful observation end-points, and that the prolongation of life and a long and good life are distinct entities. It is therefore very important to include healthy life-span analysis when working with these aging and age-related disease models.

Murphy’s lecture was informative and inspiring, especially to the young scientists in the audience (including Ph.D. students, postdoctoral fellows, and junior investigators), illustrating how to perform high-caliber research in neuroscience. This year’s NNL was very well-attended with almost full audience in the Academy’s newly refurbished lecture hall. The presentation was followed by lively scientific discussions between Coleen Murphy and the attendants. Murphy is an international member of the Norway-based NO-Age Centre network.

Written by Sofie H. Lautrup, edited by Evandro F. Fang And Jon Storm-Mathisen at the University of Oslo

URLs
NNLs2010-2018: http://www.dnva.no/binfil/download.php?tid=73449
The Murphy Lab: http://www.molbio1.princeton.edu/labs/murphy/index.html
Nansen’s Doctorate and the Neuron Doctrine – FENS 130th Anniversary Symposium 2018: http://folk.uio.no/jonsm/open/Nansen130/NansenSymp.pdf
NNN: http://www.nansenneuro.net/
DNVA: http://www.dnva.no/
UiO: https://www.uio.no/

About the picture: The opening address by Ole M. Sejersted, President of the Norwegian Academy of Science and Letters, Fridtjof Nansen (central painting) watching the event, the first NNL in the Academy’s newly renovated auditorium. Front row: Jon Storm-Mathisen, Linda H. Bergersen, and the speaker Coleen T. Murphy. Photo: Evandro F. Fang.

Åpningstalen av Ole M. Sejersted, preses i Det Norske Videnskaps-Akademi. Fridtjof Nansen (midtre maleri) iakttar den første NNL i Akademiets nyoppussede auditorium. Rad én: Jon Storm-Mathisen, Linda H. Bergersen, og foreleseren Coleen T. Murphy. Foto: Evandro F. Fang

Norsk
Nansen Neuroscience Lecture 2018 – Coleen T. Murphy: “Regulation of Cognition and Longevity: What worms can teach us”

Nansen Neuroscience Lectures (NNLs) har vært en del av Akademiets Nansen-feiring siden 10.10.2010. NNL hedrer Fridtjof Nansens banebrytende bidrag til nevrovitenskapen, markert også ved FENS 130-års minnesymposium tidligere i år. Som Nansen, bruker årets NNL-foreleser, Coleen T. Murphy fra Princeton University (USA), “enkle” dyr for å undersøke biologiske prinsipper, nå kognisjon og lang levetid. NNLs arrangeres av Jon Storm-Mathisen og Linda H. Bergersen fra Universitetet i Oslo, i samarbeid med Nansen Neuroscience Network og Det Norske Videnskaps-Akademi.

Murphy arbeider på den lille rundormen som heter C. elegans, og bruker denne modellen til å studere kognitiv aldring og reproduktiv aldring. Mange av de sentrale signalveiene involvert i kontroll av aldring, inkludert mekanismer knyttet til hukommelse, er like hos menneske og rundorm.

Murphy og hennes laboratorium har utgitt flere høyprofilartikler innen aldring ved bruk av C. elegans. Blant annet har de identifisert essensielle gener i mekanismer for langtidshukommelse. Proteinene disse koder for omfatter transkripsjonsfaktoren cyclic AMP response element binding factor (CREB) og homologen EGL-30 av heterotrimeric G-protein a subunit Gq (Gaq) (Lakhina et al. 2015 Neuron, Arey et al. 2018 Neuron). Ved å analysere CREB-mutanter, har Murphys laboratorium vist at langtids-hukommelsen til ormene oppheves når CREB ikke fungerer. Av særlig interesse, viste Murphy-laboratoriet at denne effekten er avhengig av CREBs aktivitet i kun et enkelt par internevroner (AIM). Videre har de koblet levetiden hos rundorm med mutasjon i genet daf-2 til CREB-nivåer, det vil si at økte nivåer av CREB korrelerer med økt levetid for ormene. I en annen mutant orm viste Murphy-laboratoriet at en forsterkning av funksjonen (gain-of-function) til Gaq-genet egl-30, økte hukommelsen 10 ganger. Igjen krever denne effekten CREB, og kun i noen få nevroner. Videre viste de at aldersrelatert kognitiv svikt kan reverseres hos gamle dyr ved å aktivere gain-of-function-mutanten av egl-30 (Arey et al. 2018 Neuron).

Til slutt presenterte Murphy nye upubliserte data på en modell for Parkinsons sykdom (PD), og viste hvordan de kan måle motorisk dysfunksjon i PD-ormer. Her understreket Murphy også at et langvarig liv ikke betyr det samme som et langt og godt liv. Det er derfor svært viktig å inkludere analyse av helsetilstand når man arbeider med disse modellene for aldring og aldringsrelaterte sykdommer.

Murphys forelesning var informativ og inspirerende, særlig for de unge blant publikum (inkludert doktorgradsstudenter, postdoktor-stipendiater og yngre forskere), ved å vise hvordan man kan utføre høykaliberforskning innen nevrovitenskap. Årets NNL var meget godt besøkt med Akademiets nyoppussede auditorium nesten fullsatt. Foredraget ble fulgt av livlig vitenskapelig diskusjon mellom Coleen Murphy og dem som var tilstede. Murphy er et internasjonalt medlem av det norske NO-Age Centre-nettverket.

Skrevet av Sofie H. Lautrup, editert av Evandro F. Fang og Jon Storm-Mathisen fra Universitet i Oslo.

Featured images: The portrait of Nansen was from digitaltmuseum.no and the image of the Academy flag was from Sofie H. Lautrup.