„Memory Molecule“ ID’d in Fruit Fly Study

Vědci studující ovocné mušky uvádějí identifikaci klíčové molekuly, která spouští chemické procesy formování paměti.

Nález zveřejněný v časopise Hranice v neurálních obvodech, je důležité, protože molekula může představovat nový cíl pro terapeutické intervence pro zvrácení ztráty paměti.

Vědci na univerzitě v Bristolu se snažili lépe porozumět mechanismům, které umožňují tvorbu vzpomínek, studiem molekulárních změn v hipokampu, oblasti mozku kriticky zapojené do učení.

Vědci uvedli, že předchozí studie ukázaly, že naše schopnost učit se a utvářet vzpomínky je způsobena zvýšením synaptické komunikace zvané dlouhodobá potenciace neboli LTP. Tato komunikace je iniciována chemickým procesem spouštěným vstupem vápníku do mozkových buněk a aktivací klíčového enzymu zvaného „Ca2 + responzivní kináza“ (CaMKII).

Jakmile je tento protein aktivován vápníkem, spustí se změna jeho vlastní aktivity, která mu umožní zůstat aktivní i po odchodu vápníku. Tato speciální schopnost CaMKII udržovat svou vlastní aktivitu byla nazvána „přepínač molekulární paměti“.

Až dosud zůstávala otázka, co spouští tento chemický proces v našem mozku, který nám umožňuje učit se a vytvářet dlouhodobé vzpomínky.

Výzkumný tým provedl experimenty s použitím běžné ovocné mušky (Drosophila) analyzovat a identifikovat molekulární mechanismy za tímto přepínačem. Pomocí pokročilých molekulárně genetických technik, které jim umožnily dočasně potlačit paměť much, dokázal tým identifikovat gen zvaný CASK jako synaptickou molekulu regulující tento „paměťový přepínač“.

James Hodge, Ph.D., hlavní autor studie, uvedl: „Ovocné mušky jsou pro tento typ studia pozoruhodně kompatibilní, protože mají podobné neuronové funkce a nervové reakce jako lidé. I když jsou malé, jsou velmi chytré - například mohou přistát na stropě a zjistit, že ovoce ve vaší ovocné misce odeznělo, než budete moci. “

"V experimentech, při nichž jsme testovali schopnost učení a paměti much, zahrnující dva pachy prezentované muškám, přičemž jeden byl spojen s mírným šokem, jsme zjistili, že asi 90 procent bylo schopno naučit se správné volbě a pamatovat si, jak se vyhnout zápachu spojenému s šok.

"Pět lekcí zápachu s trestem přimělo mouchu, aby se tomuto zápachu vyhnula po dobu 24 hodin až týden, což je dlouhá doba pro hmyz, který žije jen pár měsíců."

Lokalizací funkce těchto klíčových molekul vědci zjistili, že mouchy postrádající tyto geny vykazovaly narušenou tvorbu paměti. V testech opakované paměti se ukázalo, že ti, kterým chybí tyto klíčové geny, neměli schopnost pamatovat si za tři hodiny (střednědobá paměť) a 24 hodin (dlouhodobá paměť), ačkoli jejich počáteční učení nebo krátkodobá paměť nebyla ovlivněna.

Nakonec tým zavedl kopii lidského genu CASK - 80 procent identického s genem CASK pro mouchy - do genomu mouchy, která zcela postrádala svůj vlastní gen CASK, a proto si ji obvykle nemohla pamatovat. Vědci zjistili, že mouchy, které měly kopii lidského genu CASK, si mohly pamatovat jako normální moucha divokého typu.

Hodge z univerzity fyziologie a farmakologie na univerzitě uvedl: „Výzkum paměti je obzvláště důležitý, protože nám dává smysl pro identitu a deficity v učení a paměti se vyskytují u mnoha nemocí, úrazů a během stárnutí.“

"Řízení CASK nad přepínačem molekulární paměti CaMKII je zjevně kritickým krokem při zápisu vzpomínek do neuronů v mozku." Tato zjištění nejen dláždí cestu k vývoji nových terapií, které zvrátí účinky ztráty paměti, ale také prokáží kompatibilitu Drosophila modelovat tyto nemoci v laboratoři a hledat nové léky k léčbě těchto nemocí.

"Kromě toho tato práce poskytuje důležitý pohled na to, jak mozky vyvinuly svou obrovskou kapacitu získávat a ukládat informace."

Zdroj: University of Bristol