‘Memory Molecule’ ID ’augļu mušu pētījumā
Atzinums, kas publicēts žurnālā Robežas neironu ķēdēs, ir svarīga, jo molekula var būt jauns terapeitisko iejaukšanās mērķis, lai mainītu atmiņas zudumu.
Bristoles universitātes zinātnieki centās labāk izprast mehānismus, kas ļauj veidot atmiņas, pētot molekulārās izmaiņas hipokampā - smadzenēs, kas kritiski iesaistītas mācībās.
Pētnieki teica, ka iepriekšējie pētījumi ir parādījuši, ka mūsu spēja mācīties un veidot atmiņas ir saistīta ar sinaptiskās komunikācijas pieaugumu, ko sauc par ilgtermiņa potencēšanu jeb LTP. Šī komunikācija tiek uzsākta ar ķīmisku procesu, ko izraisa kalcija iekļūšana smadzeņu šūnās un aktivizēšana ar galveno fermentu, ko sauc par ‘Ca2 + reaģējošo kināzi’ (CaMKII).
Kad kalcijs ir aktivizējis šo olbaltumvielu, tas aktivizē savu darbību, ļaujot tam palikt aktīvam arī pēc kalcija pazušanas. Šī īpašā CaMKII spēja uzturēt savu aktivitāti tiek dēvēta par “molekulārās atmiņas slēdzi”.
Līdz šim joprojām palika jautājums par to, kas izraisa šo ķīmisko procesu mūsu smadzenēs, kas ļauj mums iemācīties un veidot ilgtermiņa atmiņas.
Pētnieku grupa veica eksperimentus, izmantojot parasto augļu mušu (Drosophila) analizēt un identificēt molekulāros mehānismus, kas atrodas aiz šī slēdža. Izmantojot progresīvas molekulārās ģenētiskās metodes, kas ļāva viņiem īslaicīgi nomākt mušu atmiņu, komanda varēja identificēt gēnu, ko sauc par CASK, kā sinaptisko molekulu, kas regulē šo "atmiņas slēdzi".
Pētījuma vadošais autors Džeimss Hodžs, Ph.D., sacīja: “Augļu mušas ir ļoti saderīgas ar šāda veida pētījumiem, jo tām piemīt līdzīga neironu funkcija un neironu reakcija uz cilvēkiem. Kaut arī mazi, viņi ir ļoti gudri - piemēram, viņi var piezemēties uz griestiem un noteikt, ka augļi jūsu augļu bļodā ir nokaltuši pirms jūs. ”
“Eksperimentos, kuros pārbaudījām mušu mācīšanās un atmiņas spējas, iesaistot divas mušām piemītošās smakas ar vienu, kas saistīts ar vieglu šoku, mēs noskaidrojām, ka aptuveni 90 procenti spēja iemācīties pareizo izvēli, atceroties, lai izvairītos no smakas, kas saistīta ar šoks.
"Piecas smakas un soda mācības lika mušai atcerēties, ka no šīs smakas jāizvairās no 24 stundām līdz nedēļai, kas ir ilgs laiks kukaiņiem, kuri dzīvo tikai pāris mēnešus."
Lokalizējot šo galveno molekulu darbību, pētnieki atklāja, ka mušas, kurām trūkst šo gēnu, parādīja traucētu atmiņas veidošanos. Atkārtotās atmiņas testos tika pierādīts, ka tiem, kuriem trūkst šo galveno gēnu, nav spējas atcerēties trīs stundas (vidējā atmiņa) un 24 stundas (ilgtermiņa atmiņa), lai gan viņu sākotnējā mācīšanās vai īstermiņa atmiņa netika ietekmēta.
Visbeidzot, komanda ieviesa cilvēka CASK gēna kopiju - par 80 procentiem identisku mušas CASK gēnam - tādas mušas genomā, kurai pilnīgi trūka paša CASK gēna, un tāpēc tā parasti nebija spējīga atcerēties. Pētnieki atklāja, ka mušas, kurām bija cilvēka CASK gēna kopija, varētu atcerēties kā parastu savvaļas tipa mušu.
Hodžs no universitātes Fizioloģijas un farmakoloģijas skolas sacīja: "Atmiņas izpēte ir īpaši svarīga, jo tā dod mums identitātes izjūtu, un mācīšanās un atmiņas deficīts rodas daudzu slimību, traumu un novecošanas laikā."
“CASK CaMKII molekulārās atmiņas slēdža kontrole nepārprotami ir kritisks solis, kā atmiņas tiek ierakstītas smadzeņu neironos. Šie atklājumi ne tikai paver ceļu jaunu terapiju izstrādei, kas novērš atmiņas zuduma sekas, bet arī pierāda to savietojamību Drosofila lai modelētu šīs slimības laboratorijā un pārbaudītu jaunas zāles šo slimību ārstēšanai.
"Turklāt šis darbs sniedz svarīgu ieskatu par to, kā smadzenes ir attīstījušas savu milzīgo spēju iegūt un uzglabāt informāciju."
Avots: Bristoles universitāte
