Odkrivanje možganskega spominskega stikala | 2020

Vsebina:

Anonim

Leta 1953 je človek po imenu Henry Molaison opravil operacijo, ki je odstranila večino svojega hipokampusa v poskusu, da bi ozdravil epileptične napade. Operacija je bila kljub temu uspešna, saj je poleg zdravljenja napadov izgubil tudi sposobnost oblikovanja novih dolgoročnih spominov. Zaradi težav z spominom Molaisona so zdravniki ugotovili, da je hipokampus del možganov, ki je odgovoren za dolgoročni spomin.

Od takrat se hipokampus pogosto preučuje in je splošno sprejeto, da ima pomembno vlogo v spominu. Kar niso dovolj proučeni, so fizični procesi, ki se pojavijo, ko nastanejo novi spomini. Znanstveniki na IBS centru za raziskave RNA in Oddelek za biološke znanosti na Seoulski nacionalni univerzi v Južni Koreji so odkrili več represivnih mehanizmov v hipokampusu med spominom in objavili svoje ugotovitve v izdaji Science.

IBS Center za RNA Raziskave so uporabili orodje, imenovano profiliranje ribosoma (RPF), kot tudi RNA-seq za analizo mišjega hipokampija. V nasprotju s splošno uveljavljenim prepričanjem, da je spominsko oblikovanje odvisno od tvorbe beljakovin v možganih, je raziskovalna skupina ugotovila, da so geni, ki kodirajo hipokampalne ribosomske podenote, organe, odgovorne za prevajanje mRNA v protein, translacijsko potlačeni. Poleg tega so ugotovili, da so hipokampalni nivoji prevajanja ribosomov veliko nižji od tistih iz drugih organov (jeter, testisov in ledvic).

Izvedli so RPF in RNA-seq z mišjim hipokampijem po kontekstualni pripravi strahu, tako da smo jih primerjali z nepreizkušeno kontrolno skupino po 5, 10 in 30 minutah in 4 urah po kondicioniranju. Z analizo podatkov raziskava ponuja vpogled v translacijske in transkripcijske predpise v možganih v času spomina na genomski skali. Opazovanja so pokazala, da sta po učenju inducirani dve vrsti represivnih dogodkov: začetni val prehodne translacijske regulacije pri približno 5 do 10 minutah in supresija genov z zmanjšanjem nivojev mRNA po 30 minutah, ki se je nadaljevala 4 ure.

Zakaj se je to zgodilo? Zdi se, da je za ustvarjanje novih spominov možgane potrebno izklopiti genetske procese, ki zavirajo spomine. Raziskovalec IBS Jun Cho pojasnjuje: "Nekateri od teh genov so lahko" geni za zatiranje spomina ", ki jih je treba zmanjšati za nastanek spomina." Po analizah je bilo ugotovljeno, da lahko Nrsn1, eden od na novo identificiranih genov, ki je podvržen hitri translacijski represiji, delujejo kot zaviralec dolgotrajnega tvorjenja spomina. Poleg tega je aktiviranje estrogenskega receptorja ESR1 v hipokampusu prav tako zmanjšalo nastanek spomina.

Ko žival ne doživlja nobenega dražljaja v okolju, se hipokampus podvrže represiji gena, ki preprečuje nastanek novih spominov. Po uvedbi dražljaja je represivna regulacija genov hipokampusa izklopljena, kar omogoča novo ustvarjanje spomina, in kot je Jun Jun dejal: »Naša študija prikazuje potencialni pomen negativne regulacije genov v učenju in spominu«.

To delo ne bi bilo mogoče brez uporabe RPF, ki omogoča občutljivo in kvantitativno merjenje prevajanja na genomski lestvici. RPF prinaša kvantitativne informacije o mRNA, ki se prevajajo, in to je bil prvič, da je bil uporabljen za aplikacijo možganov in tvorbo spomina. V prihodnosti bi se lahko RPF uporabljal v drugih aplikacijah, da bi pridobili boljše razumevanje prevajanja. Bolj kot karkoli drugega, ta raziskava poudarja, da je treba sprejeti nove pristope, da bi razumeli še neprizadete gensko-regulacijske dogodke v času spomina.