Naujos epigenetinės kontrolės metu rasti kritinių smegenų baltymų atminties stiprinimo

ZEITGEIST: MOVING FORWARD | OFFICIAL RELEASE | 2011 (Liepa 2019).

Anonim

Supratimas, kaip atsiminimai formuojami ir gaunami, yra pritaikymas prie psichiatrinių, neurologinių ir neurodegeneracinių sutrikimų ir gali būti naudinga silpninti psichikos sutrikimų netinkamas prisiminimus.

Pastebėta, kad atminties atkūrimas yra naujausios atminties išieškojimas ir sustiprinimas. Pirmoji platija išvada yra tai, kad atminties pakartotinio konsolidavimo metu pokyčiai transliacinėje valdyme - naujų baltymų formavimo iš aktyvintų genų procesas vyksta smegenų srityse, susijusiose su atminties formavimu. Antroji platija išvada yra ta, kad epigenetiniai mechanizmai - įvairūs molekulinės modifikacijos, žinoma, keičia genų aktyvumą, nekeičiant jų DNR sekos, taip pat kažkaip aktyviai dalyvauja atminties pakartojime ar stiprinime.

Dabar Birmingemeo Alabamos universiteto mokslininkai apibūdino naują mechanizmą, kuris susieja epigenistus su transliacine kontrole. Neurologijos žurnale jie praneša, kaip keletą specifinių epigenetinių pokyčių žiurkių galvos hipokampa kontroliuoja tolesnį vertimo reguliavimą smegenų neuronuose baimės atminties atkūrimo metu, veikiant per geną Pten. Paskirstytą tikslą, paveiktą PTEN fermento lygmens pokyčių, yra AKT-mTOR kelias, vienas iš pagrindinių vertimo kontrolės būdų, susijusių su atminties atkūrimu. PTEN jau buvo žinomas kaip stiprus AKT-mTOR inhibitorius, tačiau anksčiau jis nebuvo susijęs su epigenetine atminties kontrole.

"Šie duomenys gali būti kritiški gydant atminties sutrikimus, tokius kaip potrauminis streso sutrikimas", - sakė Farahas D. Lubinas, docentė, UAB "Neurobiologijos katedra". Manoma, kad PTSD sukelia baimės atminties išnykimo nebuvimas. Keičiant šią atminties pakartotinio konsolidavimo procesą gali būti prisidedama prie atminties pakartotinio susiejimo su mažiau traumuojančiu kontekstu. "

Atminties konsolidacija yra procesas, kuris stabilizuoja atmintį, kai ji pirmą kartą įgyjama smegenyse. Atminties pakartotinis susiejimas atsiranda, kai ši atmintis yra išgaunama, o atmintis gali būti pakeista ar sustiprinta.

Moksliniuose tyrimuose, kuriuos vedė Lubinas, mokslininkai nustatė, kad konteksto baimės atminties išgydymas žiurkėms trumpai padidino fermento EZH2, fermentą, kuris žinomas kaip priemaišų grupių įtraukimas į histonus. Histonai yra baltymai, kurie padeda pakuoti ir užsisakyti DNR chromosomoje, ir jie taip pat vaidina vaidmenį epigenetiniame genų reguliavime. Kartu su padidėjusiu EZH2, mokslininkai nustatė padidėjusią histono H3 metilinimą, konkrečiai pridėdama tris metilo grupes į histono H3 lizino 27 aminorūgščių. Šis histone trimetilinimas EZH2, žinomas kaip H3K27me3, koreliuoja su sumažėjusiu PTEN fermento lygiu.

Pten geno koduojančio DNR tyrimas parodė, kad H3K27me3 kiekis susijęs su DNR, taip pat DNR metilinimas tarp Pten geno promotoriaus ir koduojančių sričių. DNR metilinimas yra kita epigenetinės kontrolės forma, ir histonų epigenetiniai pokyčiai ir DNR epigenetiniai pokyčiai rodo Pten geno transkripcijos sileną.

Vėliau UAB mokslininkai naudojo mažą interferuojančią RNR arba siRNą, norėdami nugalėti genus. Nutukimo eksperimentais jie parodė, kad H3K27me3 ir PTEN lygiai gali tiesiogiai kontroliuoti AKT-mTOR kelią.

H3K27me3 metiltransferazės fermento Ezh2 geno žlugimas į hipokampą, kuris yra smegenų atminties konsolidavimo sritis, užkirto kelią PTEN sumažėjimui ir AKT-mTOR aktyvacijai atminties atkūrimo metu. Tačiau tuo metu, kai Ezh2 ir Pten genai buvo nugalėti tuo pačiu metu, AKT-mTOR kelias buvo aktyvuotas.

"Šiame tyrime mes nustatėme, kad H3K27me3 reguliuojamos Pten repressijos, reikalingos mTOR fosforiliavimui atminties pakartotinio konsolidavimo metu", - sakė Lubinas. "Dėl to mes nustatėme naują epigenetinį kelią, kuris yra svarbus transliacinių kontrolės mechanizmų reguliavimui atminties atkūrimo metu."

Bendraautoriai su M. Lubin'u, "EZH2 metiltransferazės aktyvumas kontroliuoja Pteno išraišką ir mTOR signalizaciją baimės atminties atkūrimo metu", yra Timothy J. Jarome, Gabriella A. Perez, Rebecca M. Hauser ir UAB Katrina M. Hatch, Neurobiologijos katedra.