Penyinaran dan gen otak 06.10.2015

Apabila orang bercakap tentang proses molekul yang memastikan rakaman maklumat di dalam otak, mereka biasanya bermaksud bahawa aktiviti gen tertentu dipertingkatkan dalam sel saraf. Adalah diketahui bahawa semasa pembentukan ingatan, sambungan baru diwujudkan antara neuron, sinaps baru muncul, yang menyebabkan rantai saraf tambahan terbentuk - pangkalan bahan ingatan. Agar sinaps muncul, protein khas perlu muncul, jadi kesimpulannya menunjukkan bahawa gen juga mesti berfungsi lebih aktif - ini disahkan oleh banyak eksperimen.

Walau bagaimanapun, ia juga boleh menjadi sebaliknya: penyelidik dari Universiti Kebangsaan Seoul mendapati bahawa dalam hippocampus tetikus, salah satu pusat ingatan utama otak, aktiviti genetik pudar apabila ingatan ditulis. Ahli sains saraf mengembangkan tabiat takut kepada persekitaran tertentu pada haiwan: apabila tetikus berada di dalam sangkar khas, ia terkejut; kemudian, apabila dia sekali lagi masuk ke dalam sangkar ini, ketakutan "dihidupkan" dengan sendirinya, tanpa sebarang rangsangan - dengan kata lain, mekanisme hafalan dan pembelajaran berfungsi.

Untuk mengetahui apa yang berlaku di dapur molekul otak, haiwan dianalisis untuk set dan jumlah RNA dalam sel hippocampal, dan bukan hanya RNA, tetapi tepatnya yang terlibat dalam pengeluaran protein, di mana mesin pensintesis protein. , ribosom, sat. Dan molekul-molekul itu tidak dianalisis sama sekali selepas tetikus mengingati apa yang perlu ditakuti, tetapi selepas 5, 10, 30 minit dan empat jam selepas "sesi ketakutan" - eksperimen sedemikian memungkinkan untuk melihat dinamik perubahan molekul.

Aktiviti gen boleh dinilai dengan dua proses, transkripsi dan terjemahan. Pada peringkat pertama, pada peringkat transkripsi, salinan RNA dikeluarkan daripada DNA, masing-masing, lebih banyak RNA disintesis pada gen aktif, dan kurang pada gen tidak aktif. Pada peringkat kedua, peringkat terjemahan, molekul protein disintesis pada RNA: lebih banyak protein disintesis pada RNA aktif, kurang pada yang tidak aktif (iaitu, di sini, secara tegasnya, kami maksudkan aktiviti RNA). Para saintis dapat "menangkap" 104 gen, yang aktivitinya pada titik masa yang berbeza berbeza-beza dengan agak kuat pada tahap transkripsi atau terjemahan. Dalam 10 minit pertama, sintesis RNA baru pada gen tetap sama, mereka tidak menjadi lebih atau kurang (iaitu, keamatan transkripsi tidak berubah), yang tidak boleh dikatakan tentang terjemahan, iaitu kira-kira. sintesis molekul protein pada RNA - di sini perubahan berlaku serta-merta. (Yang tidak menghairankan: sintesis protein bertindak balas lebih cepat daripada sintesis RNA kepada perubahan keadaan persekitaran dan keperluan sel.) Secara umum, transkripsi terperangkap dengan terjemahan 30 minit selepas sesi latihan.

Kejutan utama ialah apa sebenarnya perubahan itu: aktiviti banyak gen jatuh. Sudah lima minit kemudian, kadar sintesis protein yang dikodkan oleh lebih separuh daripada gen yang terjejas oleh perubahan menjadi perlahan. Selepas setengah jam, 31 daripada 42 jenis RNA menjadi senyap, selepas empat jam, terjemahan berhenti dalam 48 daripada 55. Perencatan adalah stabil, dalam erti kata bahawa RNA di mana sintesis protein berhenti selepas setengah jam terus senyap lagi .

Pengarang kerja mencatatkan bahawa aktiviti lebih separuh daripada gen ini bergantung pada molekul yang dipanggil reseptor alpha estrogen ESR1: semakin kurang ia disintesis, semakin kurang semua yang lain. Jika tahap ESR1 ditingkatkan secara buatan, ini mempunyai kesan yang sama pada kedua-dua dinamik molekul lain dan pada keupayaan tikus untuk mengingati apa yang mereka harus takut. Kesan yang sama diperhatikan dengan gen Nrsn1: jika sintesis protein pada RNA gen Nrsn1 dirangsang, haiwan belajar lebih teruk. Iaitu, para penyelidik bukan sahaja menemui beberapa kesan molekul yang aneh, tetapi juga mengaitkannya dengan perubahan kognitif.

Mengapa perlu untuk mematikan sintesis sejumlah besar protein untuk membentuk ingatan, setakat ini tiada siapa yang tahu, tetapi fakta itu sendiri sangat luar biasa sehingga, jelas, ahli biologi akan melakukan segala-galanya untuk mengetahui fungsi gen ini secepat mungkin. Menurut satu versi, tugas mereka adalah untuk menghalang otak daripada mengingati segala-galanya, dengan kata lain, mereka memainkan peranan sebagai fius yang melindungi kita daripada beban maklumat. Dan apabila terdapat keperluan untuk benar-benar mengingati sesuatu, gen tersebut perlu dimatikan.