Ñëó÷àéíàÿ íîâîñòü èç Àðõèâà Îáëó÷åíèå è ãåíû ìîçãà
06.10.2015
Êîãäà ãîâîðÿò î ìîëåêóëÿðíûõ ïðîöåññàõ, îáåñïå÷èâàþùèõ çàïèñü èíôîðìàöèè â ìîçã, òî îáû÷íî èìåþò â âèäó, ÷òî â íåðâíûõ êëåòêàõ óñèëèâàåòñÿ àêòèâíîñòü íåêîòîðûõ ãåíîâ. Èçâåñòíî, ÷òî ïðè ôîðìèðîâàíèè ïàìÿòè óñòàíàâëèâàþòñÿ íîâûå ñâÿçè ìåæäó íåéðîíàìè, ïîÿâëÿþòñÿ íîâûå ñèíàïñû, áëàãîäàðÿ ÷åìó ñêëàäûâàþòñÿ äîïîëíèòåëüíûå íåéðîííûå öåïî÷êè - ìàòåðèàëüíàÿ áàçà ïàìÿòè. ×òîáû ñèíàïñ ïîÿâèëñÿ, íóæíî, ÷òîáû ïîÿâèëèñü ñïåöèàëüíûå áåëêè, òàê ÷òî ñàì ñîáîé íàïðàøèâàåòñÿ âûâîä, ÷òî è ãåíû äîëæíû ðàáîòàòü àêòèâíåå - ýòî ïîäòâåðæäåíî ìíîãî÷èñëåííûìè ýêñïåðèìåíòàìè.
Îäíàêî âñå ìîæåò áûòü è íàîáîðîò: èññëåäîâàòåëè èç Ñåóëüñêîãî íàöèîíàëüíîãî óíèâåðñèòåòà îáíàðóæèëè, ÷òî â ìûøèíîì ãèïïîêàìïå, îäíîì èç ãëàâíûõ ìîçãîâûõ öåíòðîâ ïàìÿòè, ïðè çàïèñè ïàìÿòè ïðîèñõîäèò çàòóõàíèå ãåíåòè÷åñêîé àêòèâíîñòè. Íåéðîáèîëîãè âûðàáàòûâàëè ó æèâîòíûõ ïðèâû÷êó áîÿòüñÿ îïðåäåëåííîãî îêðóæåíèÿ: êîãäà ìûøü îêàçûâàëàñü â ñïåöèàëüíîé êëåòêå, åå áèëè òîêîì; ïîòîì, êîãäà îíà ñíîâà ïîïàäàëà â ýòó êëåòêó, ñòðàõ "âêëþ÷àëñÿ" óæå ñàì, áåç âñÿêèõ ñòèìóëîâ - èíûìè ñëîâàìè, ñðàáàòûâàëè ìåõàíèçìû çàïîìèíàíèÿ è îáó÷åíèÿ.
×òîáû óçíàòü, ÷òî ïðîèñõîäèëî â ìîëåêóëÿðíîé êóõíå ìîçãà, ó æèâîòíûõ àíàëèçèðîâàëè íàáîð è êîëè÷åñòâî ÐÍÊ â êëåòêàõ ãèïïîêàìïà, ïðè÷åì íå ïðîñòî ÐÍÊ, à èìåííî òåõ, êîòîðûå áûëè âîâëå÷åíû â ïðîèçâîäñòâî áåëêà, íà êîòîðûõ ñèäåëè áåëîê-ñèíòåçèðóþùèå ìàøèíû - ðèáîñîìû. È ìîëåêóëû àíàëèçèðîâàëè íå âîîáùå ïîñëå òîãî, êàê ìûøü çàïîìíèëà, ÷åãî íóæíî áîÿòüñÿ, à ñïóñòÿ 5, 10, 30 ìèíóò è ÷åðåç ÷åòûðå ÷àñà ïîñëå "ñåàíñîâ ñòðàõà" - òàêîé ýêñïåðèìåíò ïîçâîëÿë óâèäåòü äèíàìèêó ìîëåêóëÿðíûõ èçìåíåíèé.
Àêòèâíîñòü ãåíà ìîæíî îöåíèòü ïî äâóì ïðîöåññàì, ïî òðàíñêðèïöèè è ïî òðàíñëÿöèè. Íà ïåðâîì ýòàïå, íà ýòàïå òðàíñêðèïöèè ñ ÄÍÊ ñíèìàåòñÿ ÐÍÊ-êîïèÿ, ñîîòâåòñòâåííî, íà àêòèâíûõ ãåíàõ ÐÍÊ ñèíòåçèðóåòñÿ áîëüøå, íà íåàêòèâíûõ - ìåíüøå. Íà âòîðîì ýòàïå, ýòàïå òðàíñëÿöèè, íà ÐÍÊ ñèíòåçèðóþòñÿ ìîëåêóëû áåëêà: íà àêòèâíûõ ÐÍÊ ñèíòåçèðóåòñÿ áîëüøå áåëêà, íà íåàêòèâíûõ - ìåíüøå (òî åñòü çäåñü, ñòðîãî ãîâîðÿ, èìååòñÿ â âèäó àêòèâíîñòü ÐÍÊ). Ó÷åíûì óäàëîñü "ïîéìàòü" 104 ãåíà, ÷üÿ àêòèâíîñòü â ðàçíûõ âðåìåííûõ òî÷êàõ âàðüèðîâàëà äîâîëüíî ñèëüíî íà óðîâíå òðàíñêðèïöèè èëè òðàíñëÿöèè.  òå÷åíèå ïåðâûõ 10 ìèíóò ñèíòåç íîâûõ ÐÍÊ íà ãåíàõ îñòàâàëñÿ ïðåæíèì, èõ íå ñòàíîâèëîñü íè áîëüøå, íè ìåíüøå (òî åñòü èíòåíñèâíîñòü òðàíñêðèïöèè íå ìåíÿëàñü), ÷åãî íåëüçÿ áûëî ñêàçàòü ïðî òðàíñëÿöèþ, òî åñòü ïðî ñèíòåç áåëêîâûõ ìîëåêóë íà ÐÍÊ - çäåñü èçìåíåíèÿ íàñòóïàëè íåìåäëåííî. (×òî íå óäèâèòåëüíî: ñèíòåç áåëêà áîëåå îïåðàòèâíî, ÷åì ñèíòåç ÐÍÊ, ðåàãèðóåò íà ìåíÿþùèåñÿ óñëîâèÿ ñðåäû è ïîòðåáíîñòè êëåòêè.) Âîîáùå æå òðàíñêðèïöèÿ äîãîíÿëà òðàíñëÿöèþ íà 30 ìèíóòå ïîñëå ñåàíñà îáó÷åíèÿ.
Ãëàâíûì æå ñþðïðèçîì áûëî òî, â ÷åì èìåííî ñîñòîÿëè èçìåíåíèÿ: àêòèâíîñòü ìíîãèõ ãåíîâ ïàäàëà. Óæå ñïóñòÿ ïÿòü ìèíóò çàìåäëÿëñÿ òåìï ñèíòåçà áåëêîâ, êîäèðóåìûõ áîëåå ÷åì ïîëîâèíîé ãåíîâ - èç òåõ, êîòîðûõ êîñíóëèñü èçìåíåíèÿ. ×åðåç ïîë÷àñà çàìîëêàëè 31 âèä ÐÍÊ èç 42, ÷åðåç ÷åòûðå ÷àñà òðàíñëÿöèÿ îñòàíàâëèâàëàñü ó 48 èç 55. Òîðìîæåíèå áûëî ñòàáèëüíûì, â òîì ñìûñëå, ÷òî òå ÐÍÊ, íà êîòîðûõ ñèíòåç áåëêà ïðåêðàòèëñÿ ÷åðåç ïîë÷àñà, ïðîäîëæàëè ìîë÷àòü è äàëüøå.
Àâòîðû ðàáîòû îòìå÷àþò, ÷òî àêòèâíîñòü áîëåå ÷åì ïîëîâèíû òàêèõ ãåíîâ çàâèñåëà îò ìîëåêóëû, íàçûâàåìîãî àëüôà-ðåöåïòîðîì ýñòðîãåíà ESR1: ÷åì ìåíüøå áûëî ñèíòåçèðîâàëîñü, òåì ìåíüøå áûëî âñåõ îñòàëüíûõ. Åñëè æå óðîâåíü ESR1 èñêóññòâåííî ïîâûøàëè, ýòî ñîîòâåòñòâóþùèì îáðàçîì îòðàæàëîñü êàê íà äèíàìèêå ïðî÷èõ ìîëåêóë, òàê è íà ñïîñîáíîñòè ìûøåé çàïîìèíàòü, ÷åãî èì ñëåäóåò áîÿòüñÿ. Ïîõîæèé ýôôåêò áûë è ñ ãåíîì Nrsn1: åñëè ñèíòåç áåëêà íà ÐÍÊ ãåíà Nrsn1 ñòèìóëèðîâàëè, æèâîòíûå õóæå îáó÷àëèñü. Òî åñòü èññëåäîâàòåëè íå ïðîñòî îáíàðóæèëè íåêèé ñòðàííûé ìîëåêóëÿðíûé ýôôåêò, íî è ñîîòíåñëè åãî ñ êîãíèòèâíûìè èçìåíåíèÿìè.
Ïî÷åìó äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ ïàìÿòè íóæíî îòêëþ÷èòü ñèíòåç äîâîëüíî áîëüøîãî ÷èñëà áåëêîâ, ïîêà íèêòî íå çíàåò, îäíàêî ñàì ôàêò íàñòîëüêî ïðèìå÷àòåëüíûé, ÷òî, î÷åâèäíî, áèîëîãè ñäåëàþò âñå, ÷òîáû êàê ìîæíî áûñòðåå óçíàòü ôóíêöèè ýòèõ ãåíîâ. Ïî îäíîé èç âåðñèé, èõ ðàáîòà ñîñòîèò â òîì, ÷òîáû íå äàâàòü ìîçãó çàïîìèíàòü àáñîëþòíî âñå, èíûìè ñëîâàìè, îíè èãðàþò ðîëü ïðåäîõðàíèòåëÿ, çàùèùàþùåãî íàñ îò èíôîðìàöèîííîé ïåðåãðóçêè. È êîãäà ïîÿâëÿåòñÿ íåîáõîäèìîñòü äåéñòâèòåëüíî ÷òî-òî çàïîìíèòü, òàêèå ãåíû íóæíî îòêëþ÷èòü.
|