09.02.2022
Что происходит внутри нейронов, когда мы запоминаем пароль или учимся играть на виолончели? Некоторые из наших основных представлений об обучении и памяти исходят из изучения условий, при которых нарушается когнитивное развитие. Например, было показано, что FMRP, белок, потеря которого вызывает синдром ломкой Х-хромосомы, умственную отсталость и некоторые формы аутизма, играет ключевую роль в этих функциях мозга, помогая регулировать синаптические связи между нейронами.
«Путем микродиссекции мозговой ткани мы смогли показать, что этот белок контролирует различные функции в разных клеточных местах», — говорит Роберт Б. Дарнелл, профессор Рокфеллера Роберта и Гарриет Хейлбрунн и исследователь HHMI, который руководил исследованием.
Результаты, опубликованные в журнале eLife, могут пролить свет на механизмы, лежащие в основе обучения и памяти, интеллектуальной дисфункции и аутизма.
Формирование одного воспоминания или исчезновение другого требует изменения силы синапсов между нейронами. По мере того, как поступающая информация поступает к нему в виде электрического сигнала, нейрон может изменять силу синапса, например, создавая новые рецепторы или удаляя старые, что требует от него быстрой выработки множества новых белков.
Это производство белка происходит в дендритах клетки, которые заполнены молекулами РНК, ожидающими трансляции в белки. FMRP действует как переключатель, задерживая трансляцию, связываясь с последовательностями РНК, а затем запуская ее, диссоциируя от РНК.
Известно, что более 900 РНК непосредственно связываются и регулируются FMRP. Чтобы лучше понять роль белка в обучении и памяти, Дарнелл и его коллеги пометили отдельные нейроны мыши с помощью молекулярной генетики , а затем вручную препарировали синапсы и тела клеток, чтобы разделить их. Затем они использовали CLIP, метод, разработанный в лаборатории, чтобы заморозить комплексы белок-РНК на их месте и проанализировать их состав.
Фракция дендритов содержала FMRP, связанные с РНК, белковые продукты которых могут изменять синаптический ответ.
Одновременно в теле клетки того же нейрона белок связывается с другим набором РНК, которые кодируют модификаторы хроматина, белки, которые регулируют экспрессию генов, проникая в ядро клетки и добавляя химические метки к ДНК.
Полученные данные свидетельствуют о том, что FMRP помогает установить петлю обратной связи между ядром и дендритами, механизм, который, по мнению Дарнелла, может обеспечить перекрестную связь между командным центром клетки и тысячами ее отдаленных отростков, удерживая синаптический ответ под контролем.
«Если бы нейроны не находились под жестким контролем, они могли бы возбуждаться все больше и больше, что в конечном итоге приводило бы к припадку — феномену, наблюдаемому при синдроме ломкой Х-хромосомы, — говорит он. -Система создана, чтобы сдерживать себя».
Фото: phys.org
Нет комментариев