生物通报道:诺贝尔奖得主,哥伦比亚大学医学中心的Eric Kandel教授连发四篇文章,揭示了大脑持续维持长期记忆的关键体系。
朊蛋白是一种非常特殊的蛋白,它们能诱导其他蛋白发生同样的折叠错误,实现自我繁殖。朊蛋白可以在细胞(尤其是神经细胞)中形成干扰性的聚集体,这种聚集体高度稳定,会导致组织损伤和细胞死亡。垂死细胞释放出的朊蛋白能够进入其他细胞,造成传染。这种蛋白不仅可以引发疯牛病,还和多种神经退行性疾病有关,包括阿尔茨海默症、帕金森症和亨廷顿舞蹈病。(延伸阅读:Cell:朊蛋白,表观遗传学的新层面)
Dr. Kandel实验室日前在Neuron和Cell Reports杂志上连续发文指出,朊蛋白是小鼠维持长期记忆的关键,这一机制很可能也存在于其他哺乳动物中。
在大脑建立长期记忆的过程中,神经元之间生成新连接,将记忆储存起来。这些连接必须得到维持记忆才能延续下去,否则几天内连接就会瓦解记忆也随之消失。研究者们一直在寻找维持长期记忆的分子,但都没有获得成功。
Eric Kandel教授指出,功能性的朊蛋白就是这样的分子。这些朊蛋白在细胞中承担了生理作用,不会引起疾病。
研究人员在海兔(Aplysia)中鉴定到了功能性的朊蛋白,并且发现它们与记忆储存的维持有关。随后他们又在小鼠中找到了类似的蛋白,CPEB3。研究人员让小鼠反复走迷宫,建立起长期记忆。研究显示,在这种记忆形成的两周后阻断CPEB3基因,能使小鼠的这段记忆消失。
研究人员还解析了CPEB3在神经元中维持长期记忆的具体机制。 “与致病性朊蛋白类似,功能性朊蛋白也分为两种形态:可溶形态和聚集体形态,”Kandel说。“当我们学习新知识并形成长期记忆时,神经元生成新突触连接,而这些突触里的可溶朊蛋白转变为聚集型朊蛋白。”
Kandel指出,只要聚集体存在长期记忆就能够持续下去。朊蛋白聚集体会不断招募新合成的可溶朊蛋白来进行自我更新。“这种维持是至关重要的,”Dr. Kandel说。“骨铭心的初恋回忆就是这样来的。”
人类大脑也存在着类似的蛋白,说明这一机制可能也同样适用于人类。“长期记忆是一个复杂的过程,我想CPEB3并不是唯一的重要因子,应该还有其他调控元件牵涉其中,”Kandel补充道。
来源:生物通 作者:编辑:叶予