諾貝爾獎得主,哥倫比亞大學醫學中心的Eric Kandel教授連發四篇文章,揭示了大腦持續維持長期記憶的關鍵體系。
朊蛋白是一種非常特殊的蛋白,它們能誘導其他蛋白發生同樣的折疊錯誤,實現自我繁殖。朊蛋白可以在細胞(尤其是神經細胞)中形成干擾性的聚集體,這種聚集體高度穩定,會導致組織損傷和細胞死亡。垂死細胞釋放出的朊蛋白能夠進入其他細胞,造成傳染。這種蛋白不僅可以引發瘋牛病,還和多種神經退行性疾病有關,包括阿爾茨海默癥、帕金森癥和亨廷頓舞蹈病。
Dr. Kandel實驗室日前在Neuron和Cell Reports雜志上連續發文指出,朊蛋白是小鼠維持長期記憶的關鍵,這一機制很可能也存在于其他哺乳動物中。
在大腦建立長期記憶的過程中,神經元之間生成新連接,將記憶儲存起來。這些連接必須得到維持記憶才能延續下去,否則幾天內連接就會瓦解記憶也隨之消失。研究者們一直在尋找維持長期記憶的分子,但都沒有獲得成功。
Eric Kandel教授指出,功能性的朊蛋白就是這樣的分子。這些朊蛋白在細胞中承擔了生理作用,不會引起疾病。
研究人員在海兔(Aplysia)中鑒定到了功能性的朊蛋白,并且發現它們與記憶儲存的維持有關。隨后他們又在小鼠中找到了類似的蛋白,CPEB3。研究人員讓小鼠反復走迷宮,建立起長期記憶。研究顯示,在這種記憶形成的兩周后阻斷CPEB3基因,能使小鼠的這段記憶消失。
研究人員還解析了CPEB3在神經元中維持長期記憶的具體機制。 “與致病性朊蛋白類似,功能性朊蛋白也分為兩種形態:可溶形態和聚集體形態,”Kandel說。“當我們學習新知識并形成長期記憶時,神經元生成新突觸連接,而這些突觸里的可溶朊蛋白轉變為聚集型朊蛋白。”
Kandel指出,只要聚集體存在長期記憶就能夠持續下去。朊蛋白聚集體會不斷招募新合成的可溶朊蛋白來進行自我更新。“這種維持是至關重要的,”Dr. Kandel說。“骨銘心的初戀回憶就是這樣來的。”
人類大腦也存在著類似的蛋白,說明這一機制可能也同樣適用于人類。“長期記憶是一個復雜的過程,我想CPEB3并不是唯一的重要因子,應該還有其他調控元件牽涉其中,”Kandel補充道。
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