Изменяющая сознание мутация у мышей приводит к усилению долговременной памяти, сообщают исследователи в выпуске журнала Cell от 6 апреля 2007 года, опубликованного Cell Press. По словам исследователей, эти результаты указывают на потенциальную цель для разработки лекарства для лечения потери памяти.
Исследователи изучили ген, который обычно увеличивает уровень естественного белка, блокирующего память. Они показывают, что животные, несущие дефектную версию этого гена, показали улучшенные результаты в классических тестах поведенческой памяти. Более того, животные, получавшие небольшую молекулу, которая оказывала противоположный эффект, приводя в конечном итоге к увеличению концентрации блокатора памяти, демонстрировали признаки ухудшения памяти.
"Есть очень мало примеров, когда можно увеличить память, особенно удалив гены," сказал автор исследования Наум Соненберг из Университета Макгилла в Монреале, Канада. "Это небольшая, но важная часть большой головоломки о том, как работает память.”
"Следующий шаг, который неизбежен, – это поиск небольших молекул, которые имитируют этот эффект улучшения памяти," он продолжил.
"Если бы такая таблетка могла быть создана, она могла бы предоставить новый метод лечения людей с заболеваниями, связанными с памятью, такими как болезнь Альцгеймера," сказал Мауро Коста-Маттиоли, старший научный сотрудник лаборатории Зоненберга. "Хотя лекарство, работающее таким образом, не вылечит само заболевание, оно может избавить от симптомов потери памяти."
Воспоминания образуются, когда повторная активация клеток мозга приводит к усилению нейронных связей или синапсов. Этот процесс, который считается клеточной основой обучения и памяти, известен как синаптическая пластичность.
Исследователи объяснили, что и память, и синаптическая пластичность состоят из двух компонентов. Один, который вызывается слабыми протоколами обучения, дает только временные явления, включая кратковременную память, длящуюся от минут до часов, или начальные стадии долговременного хранения памяти, длящиеся от одного до трех часов. Второй компонент, который следует за интенсивными или повторяющимися тренировками, активирует механизмы, которые стабилизируют память и нервные связи, что приводит к долговременной памяти на несколько дней, недель или лет.
"Считается, что в основе этих двух компонентов лежат совершенно разные молекулярные механизмы, широко распространенные от морских слизней до грызунов. Хотя модификаций уже существующих белков достаточно для временных изменений, экспрессия новых генов требуется для тех, которые устойчивы," – заявили исследователи, подчеркнув, что экспрессия гена зависит как от его транскрипции в информационную РНК, так и от трансляции этой информационной РНК в функциональные белки.
Соненберг и Коста-Маттиоли ранее нашли первое генетическое доказательство того, что контроль над синтезом белка играет важную роль в формировании прочных воспоминаний.
"Большая часть внимания к контролю генов находится на уровне транскрипции," Зоненберг сказал. "Напротив, здесь есть контроль на уровне трансляции – в создании белка из матричной РНК, менее ценимого способа регуляции."
Когда регуляторный белок eIF2a химически модифицируется путем добавления фосфата к одной из его аминокислот, он включает синтез белка другого фактора, который останавливает выработку генов, необходимых для длительного хранения воспоминаний. Зоненберг и его коллеги ранее обнаружили, что мыши, лишенные фермента, который выполняет реакцию фосфорилирования, обладают превосходной способностью запоминать новое при определенных условиях тренировки.
«Эти результаты заставили нас подозревать, что уменьшение фосфорилирования eIF2a увеличивает объем памяти», – сказал Коста-Маттиоли.
Пытаясь подтвердить свои более ранние результаты, исследователи создали мышей, несущих версию eIF2a, которая не может быть фосфорилирована. Мутантные мыши имеют более низкий уровень фосфорилированного eIF2a и показали улучшенный талант к пространственному обучению в тесте в водном лабиринте.
В тесте мышей обучили плавать на скрытую платформу. Они сообщили, что после нескольких дней обучения измененные мыши смогли найти платформу значительно быстрее, чем обычные мыши.
"Например, если человек читал страницу учебника, ему может потребоваться несколько раз, чтобы запомнить ее," Коста-Маттиоли сказал. "Человеческий эквивалент этих мышей сразу получит информацию."
Мутантные мыши также показали лучшие результаты, чем нормальные мыши, в "вызывающий страх" тестовое задание. В этом тесте животных помещают в клетку с последующим легким сотрясением ступней или воздействуют звуковым сигналом в сочетании с сотрясением ступней. Их память о более раннем плохом опыте определяется на основе того, насколько они замирают в ответ на "страшный" разместить или озвучить через 24 часа.
Важно отметить, что исследователи также показали, что лечение животных небольшой молекулой, которая увеличивает фосфорилирование eIF2a, приводит к ухудшению результатов тестов памяти.
«Эти данные укрепляют идею о том, что фосфорилирование eIF2a является ключевой, двунаправленной точкой контроля памяти», с возможностью включения и выключения формирования долговременной памяти, – сказал Коста-Маттиоли.
"Взятые вместе, эти данные убедительно подтверждают идею о том, что в физиологических условиях снижение фосфорилирования eIF2a является критическим шагом для активации экспрессии генов, что приводит к долгосрочным синаптическим изменениям, необходимым для формирования памяти," исследователи пришли к выводу. "Эти результаты также открывают интересную возможность того, что регуляторы трансляции могут служить терапевтическими целями для улучшения памяти, например, при расстройствах человека, связанных с потерей памяти."
Источник: Cell Press