@ 2017.12.04 , 21:00

与记忆过程密切相关的蛋白质分子

与记忆过程密切相关的蛋白质分子
突触 两个神经元电化学传输演示 Credit 123RF

某种与RNA结合的神秘蛋白被发现在大鼠记忆的形成过程中起着重要的作用。

我们第一次将特定的化学分子与突触可塑性和生物个体的学习能力联系起来,相信对这一发现的深入研究将挖掘出很大的潜力和广泛的应用前景。

科学家们在试验中抑制白鼠身体中一种叫做Staufen同系物2(Stau2)的蛋白质的合成,发现这使得大鼠的学习能力受到了明显的影响——该蛋白质水平较低的大鼠与正常水平的大鼠相比,出现了显著的记忆障碍。

每当我们学到新的东西时,我们的大脑结构都会发生微妙的变化,将新的信息存储在所谓的“可塑性突触”中。

这种持续性的分子级别的变化被编码在信使RNA(mRNA)分子中,信使分子到达某个激活位点并编程制作出特定的蛋白质以帮助大脑获得新的信息。

慕尼黑大学的神经科学家Michael Kiebler在去年的一项研究中指出,Stau2是帮助将mRNA导向神经元突触的蛋白质——突触是神经元与另一个神经元或靶细胞之间的交流点。

但是我们对它在学习和记忆形成过程中所扮演的角色仍然知之甚少。

所以Kiebler和他的德国曼海姆大学以及西班牙塞维利亚大学的同事们决定训练带有Stau2缺陷的老鼠,从而实际观察它的学习能力所受的影响。

Kiebler说:“这项工作使我们第一次将特定的分子因子——RNA结合蛋白Stau2——与突触可塑性和学习能力联系了起来。此外,我们的方法有望对间接学习能力的分子机制产生全新的认识。”

老鼠在试验中被指派了各式各样的任务,比如说找到一个隐藏的平台,好让他们逃离水迷宫,或者意识到它们回到了曾经经过的迷宫区域,而不是进入了全新的陌生环境。

当大鼠第一次完成学习之后,科学家在一分钟的中场休息之后,开始同样任务的第二轮实验。受损组和对照组在第二轮任务中的表现同样良好。

然而,当这个间隔增加到30分钟,然后达到6个小时,与对照组相比,Stau2缺陷的实验白鼠在迷宫中出现明显的迟疑和行动缓慢,表明了Stau2缺陷对老鼠的空间记忆产生了负面影响。

Kiebler说:“总的来说,长期记忆能够继续发挥作用,老鼠仍然能够学习如何找到食物来源。但是当缺陷体被要求回忆在很长时间以前学到的东西时,它们的表现比正常的动物要差很多。”

研究人员还测量了海马突触间信号传递的效率,发现了长时程增强(LTP,一种增强突触效率的机制)和长期抑制(LTD,减弱突触传递并断开连接)机制受到了影响。

Stau2水平较低的大鼠LTP增加,LTD减少——表明蛋白质缺乏会增加突触反应的频率。

Kiebler说:“LTP以往被认为在细胞层面的学习模式中发挥作用,但是我们的结果表明, LTP到LTD之间的平衡,十分的重要。

工作人员指出,需要进一步的研究来确定Stau2在学习和记忆的不同阶段所扮演的角色,以及LTP和LTD各自产生的影响和相互之间的关系。

这项研究已经在《基因生物学》(Genome Biology)上发表。

本文译自 sciencealert,由译者 majer 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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