Işınlama ve beyin genleri 06.10.2015

İnsanlar beyindeki bilgilerin kaydedilmesini sağlayan moleküler süreçlerden bahsettiklerinde, genellikle sinir hücrelerinde belirli genlerin aktivitesinin arttığı anlamına gelir. Belleğin oluşumu sırasında, nöronlar arasında yeni bağlantıların kurulduğu, ek sinir zincirlerinin oluşması nedeniyle yeni sinapsların ortaya çıktığı bilinmektedir - belleğin maddi temeli. Bir sinapsın ortaya çıkması için özel proteinlerin ortaya çıkması gerekir, bu nedenle sonuç, genlerin de daha aktif çalışması gerektiğini öne sürüyor - bu çok sayıda deneyle doğrulanıyor.

Bununla birlikte, bunun tersi de olabilir: Seul Ulusal Üniversitesi'nden araştırmacılar, beynin ana hafıza merkezlerinden biri olan fare hipokampüsünde, hafıza yazıldığında genetik aktivitenin azaldığını buldu. Sinirbilimciler hayvanlarda belirli ortamlardan korkma alışkanlığı geliştirdiler: Bir fare özel bir kafesteyken şok oldu; sonra, tekrar bu kafese girdiğinde, herhangi bir uyaran olmaksızın korku kendi kendine "açıldı" - başka bir deyişle, ezberleme ve öğrenme mekanizmaları çalıştı.

Beynin moleküler mutfağında neler olup bittiğini öğrenmek için hayvanlar, hipokampal hücrelerdeki RNA'nın seti ve miktarı için analiz edildi, sadece RNA değil, tam olarak protein üretimine dahil olanlar, hangi protein sentezleyici makinelerde kullanıldı? , ribozomlar, oturdu. Ve moleküller, fare neyden korkması gerektiğini hatırladıktan sonra değil, "korku seanslarından" 5, 10, 30 dakika ve dört saat sonra analiz edildi - böyle bir deney moleküler değişikliklerin dinamiklerini görmeyi mümkün kıldı.

Gen aktivitesi, transkripsiyon ve translasyon olmak üzere iki işlemle değerlendirilebilir. İlk aşamada, transkripsiyon aşamasında, sırasıyla DNA'dan bir RNA kopyası çıkarılır, aktif genlerde daha fazla RNA, aktif olmayan genlerde daha az sentezlenir. İkinci aşamada, translasyon aşamasında, protein molekülleri RNA üzerinde sentezlenir: aktif RNA'larda daha fazla protein, aktif olmayanlarda daha az sentezlenir (yani, burada, kesinlikle RNA aktivitesini kastediyoruz). Bilim adamları, farklı zaman noktalarındaki aktiviteleri, transkripsiyon veya çeviri düzeyinde oldukça güçlü bir şekilde değişen 104 geni "yakalayabildi". İlk 10 dakika boyunca, genler üzerindeki yeni RNA'ların sentezi aynı kaldı, daha fazla veya daha az olmadılar (yani, transkripsiyonun yoğunluğu değişmedi), ki bu, çeviri hakkında, yani yaklaşık olarak söylenemezdi. RNA üzerinde protein moleküllerinin sentezi - burada değişiklikler hemen meydana geldi. (Bu şaşırtıcı değil: protein sentezi, değişen çevresel koşullara ve hücre ihtiyaçlarına RNA sentezinden daha hızlı yanıt verir.) Genel olarak, transkripsiyon, eğitim seansından 30 dakika sonra çeviriye yetişir.

Asıl sürpriz, değişikliklerin tam olarak ne olduğuydu: birçok genin aktivitesi düştü. Zaten beş dakika sonra, değişikliklerden etkilenen genlerin yarısından fazlasının kodladığı proteinlerin sentez hızı yavaşladı. Yarım saat sonra 31 RNA türünden 42'i sessiz kaldı, dört saat sonra çeviri 48'in 55'inde durdu. İnhibisyon stabildi, yani yarım saat sonra protein sentezinin durduğu RNA'lar daha da sessiz kalmaya devam etti. .

Çalışmanın yazarları, bu genlerin yarısından fazlasının, alfa östrojen reseptörü ESR1 adı verilen bir moleküle bağlı olduğunu belirtiyorlar: ne kadar az sentezlenirse, diğerleri o kadar azdı. ESR1 seviyesi yapay olarak arttırılırsa, bunun hem diğer moleküllerin dinamikleri üzerinde hem de farelerin korkmaları gereken şeyi hatırlama yetenekleri üzerinde karşılık gelen bir etkisi oldu. Benzer bir etki Nrsn1 geninde de gözlemlendi: Nrsn1 geninin RNA'sında protein sentezi uyarılırsa, hayvanlar daha kötü öğrendi. Yani, araştırmacılar sadece bazı garip moleküler etkiler bulmakla kalmadılar, aynı zamanda bunu bilişsel değişikliklerle ilişkilendirdiler.

Bir hafıza oluşturmak için neden oldukça fazla sayıda proteinin sentezini kapatmak gerekiyor, şimdiye kadar kimse bilmiyor, ancak gerçeğin kendisi o kadar dikkat çekici ki, açıkçası, biyologlar işlevlerini bulmak için her şeyi yapacaklar. Bu genleri mümkün olan en kısa sürede Bir versiyona göre, görevleri beynin kesinlikle her şeyi hatırlamasını engellemektir, başka bir deyişle, bizi aşırı bilgi yükünden koruyan bir sigorta rolü oynarlar. Ve bir şeyi gerçekten hatırlama ihtiyacı olduğunda, bu tür genlerin kapatılması gerekir.