ID-ul „Memory Molecule” în studiul Fruit Fly

Cercetătorii care studiază muștele fructelor raportează identificarea unei molecule cheie care declanșează procesele chimice de formare a memoriei.

Constatarea, publicată în jurnal Frontiere în circuite neuronale, este important deoarece molecula poate reprezenta o nouă țintă pentru intervenții terapeutice pentru a inversa pierderea memoriei.

Oamenii de știință de la Universitatea din Bristol au căutat să înțeleagă mai bine mecanismele care permit formarea amintirilor prin studierea modificărilor moleculare din hipocampus, o zonă a creierului implicată critic în învățare.

Cercetătorii au spus că studiile anterioare au arătat că abilitatea noastră de a învăța și de a forma amintiri se datorează unei creșteri a comunicării sinaptice numită potențare pe termen lung sau LTP. Această comunicare este inițiată printr-un proces chimic declanșat de calciu care intră în celulele creierului și activează o enzimă cheie numită „kinază receptivă Ca2 +” (CaMKII).

$config[ads_text1] not found

Odată ce această proteină este activată de calciu, declanșează o schimbare în propria activitate, permițându-i să rămână activă chiar și după ce calciul a dispărut. Această abilitate specială a CaMKII de a-și menține propria activitate a fost denumită „comutatorul de memorie moleculară”.

Până acum, a rămas încă întrebarea cu privire la ce declanșează acest proces chimic în creierul nostru care ne permite să învățăm și să ne formăm amintiri pe termen lung.

Echipa de cercetare a efectuat experimente folosind musca comună a fructelor (Drosophila) pentru a analiza și identifica mecanismele moleculare din spatele acestui comutator. Folosind tehnici genetice moleculare avansate care le-au permis să inhibe temporar memoria muștelor, echipa a reușit să identifice o genă numită CASK ca moleculă sinaptică care reglementează acest „comutator de memorie”.

James Hodge, Ph.D., autorul principal al studiului, a spus: „Muștele fructelor sunt remarcabil de compatibile pentru acest tip de studiu, deoarece posedă funcții neuronale și răspunsuri neuronale similare cu oamenii. Deși sunt mici, sunt foarte deștepți - de exemplu, pot ateriza pe tavan și pot detecta că fructele din castronul de fructe au dispărut înainte de a putea. ”

$config[ads_text2] not found

„În experimentele prin care am testat capacitatea de învățare și memorie a muștelor, implicând două mirosuri prezentate muștelor cu unul asociat cu un șoc ușor, am constatat că aproximativ 90 la sută au reușit să învețe alegerea corectă amintindu-și pentru a evita mirosul asociat cu socul.

„Cinci lecții despre mirosul cu pedeapsă au făcut ca musca să-și amintească să evite acel miros între 24 de ore și o săptămână, care este mult timp pentru o insectă care trăiește doar câteva luni”.

Localizând funcția acestor molecule cheie, cercetătorii au descoperit că muștele lipsit de aceste gene a arătat formarea perturbată a memoriei. În testele de memorie repetată, cei lipsiți de aceste gene cheie s-au dovedit a nu avea capacitatea de a-și aminti la trei ore (memorie pe termen mediu) și 24 de ore (memorie pe termen lung), deși învățarea inițială sau memoria pe termen scurt nu a fost afectată.

În cele din urmă, echipa a introdus o copie a genei CASK umane - 80% identică cu gena CASK a muștei - în genomul unei muște care nu avea complet propria genă CASK și, prin urmare, nu era de obicei capabilă să-și amintească. Cercetătorii au descoperit că muștele care aveau o copie a genei CASK umane își puteau aminti ca o muscă normală de tip sălbatic.

Hodge, de la Școala de Fiziologie și Farmacologie a universității, a spus: „Cercetarea în memorie este deosebit de importantă, deoarece ne oferă sentimentul nostru de identitate, iar deficiențele în învățare și memorie apar în multe boli, leziuni și în timpul îmbătrânirii”.

$config[ads_text3] not found

„Controlul CASK al comutatorului de memorie moleculară CaMKII este în mod clar un pas critic în modul în care amintirile sunt scrise în neuroni în creier. Aceste descoperiri nu numai că deschid calea spre dezvoltarea de noi terapii care inversează efectele pierderii de memorie, dar dovedesc și compatibilitatea Drosophila să modelăm aceste boli în laborator și să analizăm noi medicamente pentru tratarea acestor boli.

„Mai mult, această lucrare oferă o perspectivă importantă asupra modului în care creierele și-au dezvoltat capacitatea uriașă de a dobândi și stoca informații.”

Sursa: Universitatea din Bristol