Pikaajaliseks mälu seadistamiseks on vaja usaldusväärset kohaletoimetamise meeskonda

mälu

Aju on õppimiseks juhtmega ühendatud. Iga kogemusega hargnevad meie neuronid uute ühenduste loomiseks, pannes paika meie pikaajaliste mälestuste skeemi. Teadlased nimetavad seda omadust plastilisuseks, viidates võimele kohaneda ja kogemustega muutuda.

Plastilisuse juhtumiseks peavad ka meie neuronite sünapsid ehk ühenduspunktid pidevalt ümber kujundama ja kohanema. Neuronite sünaptilise plastilisuse aluseks olevad mehaanikad on tänu Scripps Researchi neuroteadlase Sathya Puthanveettili laboratooriumi uutele uuringutele selgemaks saanud.

Teadlased on teada saanud, et sünaptiline plastilisus nõuab kompleksset relee neuroni rakukehalt selle dendriidiharudele ja sünapsiühendustele. Nagu ööpäevaringne sadama- ja maanteevõrk, transpordib mikrotuubuliteede ja robotitaoliste kullerite sisemine transpordisüsteem raku elutähtsat kaupa kõige kaugemale. Transporditud last võimaldab ribosoomorganellidel kokku panna, lugeda erinevaid RNA juhiseid ja ehitada dendriitidesse uusi valke.

Uuringus, mis avaldati 13. juulil aastal Cell Reports, Teatas Puthanveettili meeskond, et transpordivõrgu kullermolekulide hulgas on kaks Kinesini perekonna liiget KIF5C ja KIF3A. Kui KIF5C välja lüüakse, leidis meeskond, et neuronite võime dendriite hargneda ja sisendeid vastuvõtvaid okkaid moodustada. Kif5C funktsiooni suurenemine parandab neid omadusi.

Uuringu esimene autor, Puthanveettili labori teadur, doktor Supriya Swarnkar, ütleb, et nende protsesside üksikasjade eristamine osutab neuroloogiliste häirete võimalikele põhjustele ja pakub uusi suundi raviks. Kifidel on tema sõnul oluline roll.

"Võimalus mälestusi moodustada sõltub neuroni pikamaa transpordisüsteemi nõuetekohasest toimimisest rakukehast sünapsini," ütleb Swarnkar. "Ja paljudes uuringutes on kirjeldatud seoseid Kif-de mutatsioonide ja neuroloogiliste häirete, sealhulgas intellektipuude, autismi ja ALS-i vahel."

Struktuurselt sarnanevad paljud Kinesini perekonna valgud kõndimisrobotiga, mis on midagi ulmet. Neil on lasti vedamiseks mõeldud platvorm ja kaks jalga meenutavat liidet, mis liiguvad edasi-tagasi, ettepoole kõndides, mööda mikrotuubuleid. Tegelikult nimetatakse neid molekulaarseteks masinateks. Need tähelepanuväärsed kõndimisrobotid liiguvad koos lastiga seljas, kuni jõuavad sünapsi sihtkohta ja pakid hoiule.

Puthanveettil ütleb, et neid molekulaarmasinaid on 46 erinevat tüüpi, mis on spetsialiseerunud erinevat tüüpi lasti vedamiseks. Teadlased hakkavad õppima, millised Kifid millist lasti kannavad.

Puthanveettili meeskond arvas, et KIF5C lasti võib sisaldada erinevaid RNA-sid. DNA nõbud, mis kodeerivad geene ja asuvad tuumas, RNA-d transkribeeritakse DNA-st, viivad selle geneetilised juhised raku tsütoplasmasse, ehitavad geenide poolt kodeeritud valke ja aitavad reguleerida raku aktiivsust. Igal erineval RNA-l on erinev töö.

Eraldades KIF5C ja nende lasti kompleksid ning sekveneerides seejärel RNA, dokumenteerisid nad umbes 650 erinevat RNA-d, mis toetuvad KIF5C kullerile.

Tähelepanuväärne oli see, et see hõlmas RNA-d, mis annab valgu loomise algatamise koodi, nimega EIF3G. Kui seda ei kuvata, millal ja kus vaja, siis sünapsi plastilisuseks vajalikke ühendeid ei tehta. Puthanveettil ütleb, et võime sünapsi kogemustega ümber kujundada ja õppida on halvenenud.

Selleks, et paremini mõista Kifide rolli pikaajalises mälu salvestamises ja tagasikutsumises, viis meeskond läbi nii funktsiooni kaotuse kui ka funktsiooni suurendamise uuringud nii rakkudes kui ka hiirtel, keskendudes seljaaju hipokampuse CA1 neuronitele, mis on seotud mitme õppimisvormid.

Hiire uuringud näitasid, et KIF5C kaotus vähendab ruumilist ja hirmuga seotud mälu. Kui KIF5C on võimendatud seljapoolses hipokampuses, siis mälu paraneb ja võimendub. Rakud näitasid sünaptilise ülekande võimendamist, dendriidiharude arboriseerimist, neuronite käsilaadseid laiendusi ja signaali vastuvõtvate seene okaste purset. Seene selgroo tihedus on korrelatsioonis mälu ja sünaptilise plastilisusega.

Uuringud pakuvad üheskoos uusi ideid mitmesuguste neuropsühhiaatriliste häirete käsitlemiseks. Intellektuaalne puue, depressioon, epilepsia, Alzheimeri tõbi - kõik, millest võiks kasu olla peamiste valkude suuremast või väiksemast ekspresseerimisest neuronite dendriitides, võib reageerida nende molekulaarsete kullerite võimendamisele või vähendamisele, ütleb Puthanveettil.