В четырех работах, опубликованных в Отчетах о Нейроне и Клетке, лаборатория доктора Кандела показывает, как подобные приону белки – подобный прионам позади коровьего бешенства у коров и болезни Кройцфельд-Джэйкоба в людях – очень важны для поддержания долгосрочных воспоминаний у мышей, и вероятно у других млекопитающих. Ведущие авторы этих четырех бумаг – Луана Фиорити, Йозеф Штефан, Лука Кольнаги и Беттина Дрисолди.Когда долгосрочные воспоминания созданы в мозговых, новых связях, сделаны между нейронами сохранить память.
Но те физические связи должны сохраняться для памяти, чтобы сохраниться, или иначе они распадутся, и память исчезнет в течение дней. Многие исследователи искали молекулы, которые поддерживают долгосрочную память, но их идентичность осталась неуловимой.Эти молекулы памяти – нормальная версия прионных белков, согласно исследованию во главе с нобелевским лауреатом Эриком Канделом, Мэриленд, кто University Professor & Kavli Professor Мозговой Науки, соруководитель Мортимера Б. Цукермана Колумбии следят за Мозговым Институтом Поведения, директором Института Kavli Мозговой Науки, и главным следователем, Говардом Хьюзом Медицинский Институт, в CUMC.
Прионы – полученный из белка слов заразительные частицы – являются уникальным классом белков. В отличие от других белков, они не только в состоянии саморазмножить, но также и побудить другие белки брать свою альтернативную форму. Когда прионы формируются в клетке, особенно в нейроне, они наносят ущерб, группируясь в липких совокупностях, которые разрушают клеточные процессы. Прионные совокупности очень стабильны и накапливаются в зараженной ткани, вызывая повреждение ткани и некроз клеток.
Умирающая клетка выпускает прионные белки, которые тогда поднимают другие клетки – и таким образом считают заразными. Эти неправильные белки, как известно, вызывают коровье бешенство (коровья губчатая энцефалопатия).
Они также были связаны со множеством нейродегенеративных заболеваний, включая болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, и Хантингтон.Напротив, функциональные прионные белки могут играть физиологическую роль в клетке и не способствуют болезни.
Косик Сай и доктор Кандел сначала определили функциональные прионы у гигантского морского слизняка (Аплизия) и нашли, что они способствуют обслуживанию хранения памяти. Позже, лаборатория Кандела искала и нашла подобный белок у мышей, названных CPEB3.В одном из многих экспериментов, описанных в статье Луаны Фиорити, исследователи бросили вызов мышам неоднократно проводить лабиринт, позволив животным создать долгосрочную память. Но когда исследователи вывели из строя ген животного CPEB3 спустя две недели после того, как память была сделана, память исчезла.
Исследователи тогда обнаружили, как CPEB3 работает в нейронах, чтобы поддержать долгосрочные воспоминания. «Как вызывающие болезнь прионы, функциональные прионы существуют двух вариантов, разрешимой формы и формы, которая создает совокупности», сказал. Кандел. «Когда мы изучаем что-то и формируем долгосрочные воспоминания, новые синаптические связи установлены, разрешимые прионы в тех синапсах преобразованы в соединенные прионы.
Соединенные прионы включают синтез белка, необходимый, чтобы поддержать память».Пока эти совокупности присутствуют, Кандел говорит, долгосрочные воспоминания сохраняются. Прионные совокупности возобновляют себя, все время принимая на работу недавно превращенные разрешимые прионы в совокупности. «Это продолжающееся обслуживание крайне важно», сказал доктор Кандел. «Это – как Вы помните, например, свою первую любовь к остальной части Вашей жизни».Подобный белок существует в людях, предполагая, что тот же самый механизм работает в человеческом мозгу, но больше исследования необходимо. «Возможно, что у этого есть та же самая роль в памяти, но пока это не было исследовано, мы не будем знать», сказал доктор Кандел.
«Есть, вероятно, другие регулирующие включенные компоненты», добавил он. «Долгосрочная память – сложный процесс, таким образом, я сомневаюсь, что это – единственный важный фактор.