Выявлен белок, который играет важную роль в сохранении воспоминаний
Исследователи из Токийского столичного университета получили представление о биохимии долговременной памяти. Изучая плодовых мушек, они обнаружили, что белок Apterous (Ap) играет важную двойную роль в сохранении воспоминаний. Он не только связывается с кофактором Chi, помогая поддерживать память, но и действует независимо, регулируя определенные нейротрансмиттеры и помогая долгосрочной консолидации. Подобные открытия обещают новые подходы к лечению расстройств, связанных с памятью.
Воспоминания, как правило, изменчивы. Но когда определенные события повторяются или оказывают сильное воздействие, воспоминания об этих событиях могут закрепляться в нашем мозге для долгосрочного хранения (долгосрочная память, LTM) и сохраняться в течение длительных периодов времени. Биохимия памяти очень сложна, и ученые только сейчас начинают понимать, как все это работает.
Команда под руководством профессора Такаоми Сакаи из Токийского столичного университета изучала плодовую мушку дрозофилу, хорошо изученный модельный организм, в поисках ответа на вопрос, как работает память у животных.
В своем последнем исследовании они раскрыли роль, которую играет известный регулятор развития под названием Apterous (Ap) - белок, играющий важную роль в физическом развитии мухи. Слово "apterous" означает бескрылый; мухи с мутацией в гене Ap часто не имеют крыльев. Интересно, что было известно, что Ap остается активным даже после физического созревания. Почему так происходит, оставалось загадкой.
Мухи с мутацией Ap имеют проблемы с долгосрочной памятью: экспрессия Ap у взрослых особей была ключом к тому, как они помнили прошлые события, в данном случае - стресс от запрета на ухаживание. При более детальном рассмотрении они обнаружили, что Apterous играет две очень важные роли в памяти. Изучив мозг плодовой мушки, они обнаружили Apterous в двух местах: в грибовидных телах - структурах мозга насекомых, отвечающих за обучение и память, и в часовых нейронах, отвечающих за поведенческое возбуждение и сон.
Комплекс Ap/Chi действует как фактор транскрипции, переводя информацию в ключевых генах в мессенджерную РНК, которая, в свою очередь, приводит к производству белка. Однако в часовых нейронах Ap, похоже, работает в одиночку. Сравнивая с мутантами Ap, они обнаружили, что Ap помогает регулировать реакцию рецепторов ГАМК, отвечающих за реакцию на ключевой нейротрансмиттер, известный как гамма-аминомасляная кислота (ГАМК).
Нужное количество активности ГАМК-рецепторов помогало возбуждать крупные вентрально-латеральные (l-LNvs) нейроны часов, необходимые для закрепления воспоминаний. В экспериментах по подтверждению этого механизма команда смогла даже нейтрализовать некоторые эффекты мутации Ap путем искусственного подавления экспрессии рецепторов ГАМК.
Долгосрочные воспоминания сохраняются в грибовидных телах, центре памяти мозга плодовой мушки. Комплексы Ap/Chi действуют как транскрипционные факторы, обеспечивая функционирование ключевых генов. Ap также отвечает за консолидацию в часовых нейронах, регулируя активность ГАМК-рецепторов.
Работа команды не только продемонстрировала разнообразные способы, которыми Ap помогает работе памяти у плодовых мушек, но и подробная биохимия, которую они раскрыли, обещает понимание памяти млекопитающих; у млекопитающих есть белки, выполняющие очень похожие функции с Ap. Команда надеется, что их открытие приведет к новым подходам к лечению расстройств памяти и травм.
