A hosszú távú memória beállításához megbízható szállítószemélyzet szükséges

emlékezet

Az agy vezetékes a tanuláshoz. Minden tapasztalatunkkal idegsejtjeink új kapcsolatok létrehozására ágaznak ki, meghatározva hosszú távú emlékeink áramköreit. A tudósok ezt a tulajdonságot plaszticitásnak nevezik, utalva az alkalmazkodásra és a tapasztalatokkal történő változásra.

A plaszticitás bekövetkeztéhez idegsejtjeink szinapszisainak vagy kapcsolódási pontjainak is folyamatosan átalakulniuk és alkalmazkodniuk kell. Az idegsejtek szinaptikus plaszticitásának alapjául szolgáló mechanika világosabbá vált a Scripps Research idegtudósának, Sathya Puthanveettil, Ph.D. laboratóriumának új kutatásainak köszönhetően.

A tudósok megtudták, hogy a szinaptikus plaszticitáshoz komplex relére van szükség az idegsejt testétől a dendritkarjaihoz és a szinapszis csomópontjaihoz. A 24 órás kikötőhöz és az autópálya-hálózathoz hasonlóan mikrotubulus utakból és robotszerű futárokból álló belső szállítási rendszer szállítja a sejt létfontosságú rakományát a legtávolabbi helyekre. A szállított rakomány lehetővé teszi a riboszóma organellák összegyűjtését, a különböző RNS-utasítások elolvasását és szükség esetén új fehérjék felépítését a dendritekben.

Július 13 - án megjelent tanulmányban Jelentések Cell, Puthanveettil csapata arról számol be, hogy a szállítási hálózat futármolekulái között szerepel a Kinesin család két tagja, a KIF5C és a KIF3A. Ha a KIF5C-t kiütik, a csapat megállapította, hogy az idegsejtek képesek dendriteket elágazni és bemeneti fogadó gerinceket alkotni. A Kif5C funkciójának növekedése javítja ezeket a tulajdonságokat.

A tanulmány első szerzője, Supriya Swarnkar, Ph.D., a Puthanveettil laboratórium munkatársa azt mondja, hogy e folyamatok részleteinek felismerése rámutat a neurológiai rendellenességek lehetséges okaira, és új irányokat kínál a kezeléshez. A Kifs fontos szerepet játszik, mondja.

"Az emlékek kialakításának képessége függ az idegsejt távolsági transzport rendszerének megfelelő működésétől a sejt testétől a szinapszisig" - mondja Swarnkar. "És sok tanulmány beszámolt a Kif-mutációk és a neurológiai rendellenességek, köztük az értelmi fogyatékosság, az autizmus és az ALS közötti kapcsolatról."

Szerkezetileg a Kinesin család fehérjéi sokban hasonlítanak egy járó robotra, ami valami tudományos-fantasztikus alkotásból származik. Van egy rakományuk szállítására alkalmas emelvényük, és két lábszerű függelékük van, amelyek előre-hátra mozognak, előre járó mozgásban, a mikrotubulusok mentén. Valójában molekuláris gépeknek nevezik őket. Ezek a figyelemre méltó gyalogos robotok a hátukon lévő rakományukkal együtt mozognak, amíg el nem érik a szinapszis rendeltetési helyét és leteszik csomagjaikat.

46 különböző típusú molekuláris gép létezik, amelyek különféle rakományok szállítására specializálódtak - mondja Puthanveettil. A tudósok kezdik megtudni, hogy melyik Kif melyik rakományt szállítja.

Puthanveettil csapata arra számított, hogy a KIF5C rakománya különböző RNS-eket tartalmazhat. A géneket kódoló és a sejtmagban elhelyezkedő DNS unokatestvérek, az RNS-ek átíródnak a DNS-ből, elviszik genetikai utasításait a sejt citoplazmájába, felépítik a gének által kódolt fehérjéket és segítenek szabályozni a sejtek aktivitását. Minden különböző RNS-nek más a munkája.

A KIF5C komplexeinek és rakományainak elkülönítésével, majd az RNS szekvenálásával körülbelül 650 különböző RNS-t dokumentáltak, amelyek a KIF5C futárra támaszkodnak.

Lényeges, hogy ez tartalmazott egy RNS-t, amely biztosítja a fehérjeépítés megindításához szükséges kódot, az úgynevezett EIF3G-t. Ha nem jelenik meg, amikor és ahol szükséges, akkor a szinapszis plaszticitáshoz szükséges vegyületek nem készülnek. Csökken az a képesség, hogy a szinapszist átalakítsák a tapasztalatokkal és a tanulás, mondja Puthanveettil.

Annak érdekében, hogy jobban megértsék a Kif-ek szerepét a hosszú távú memória tárolásában és visszahívásában, a csapat mind a funkcióvesztés, mind a funkció gyarapodás vizsgálatát elvégezte mind a sejtekben, mind az egerekben, a dorsalis hippocampus CA1 neuronjaira összpontosítva, amelyek többszörösen részt vesznek a tanulás formái.

Az egér vizsgálatok azt mutatták, hogy a KIF5C elvesztése csökkenti a térbeli és félelemmel összefüggő memóriát. Ha viszont a hátsó hippokampuszban fellendítik a KIF5C-t, akkor a memória javul és felerősödik. A sejtek fokozták a szinaptikus transzmissziót, a dendritkarok arborizálódását, az idegsejtek karszerű kiterjesztéseit és a jeleket vevő gombatüskék kitörését. A gomba gerincsűrűsége korrelál a memóriával és a szinaptikus plaszticitással.

A kutatás együttvéve új ötleteket kínál a neuropszichiátriai rendellenességek sokféle kezelésére. Értelmi fogyatékosság, depresszió, epilepszia, Alzheimer-kór - bármi, ami profitálhat a kulcsfontosságú fehérjék nagyobb vagy kisebb expressziójából az idegsejtek dendritjeiben, reagálhat e molekuláris futárok fellendítésére vagy csökkentésére - mondja Puthanveettil.