Прионоподобные белки помогают сохранять память

Формирование долговременной памяти можно уподобить управляемой прионной болезни: слипание некоторых белков в комплексы в зоне синапсов увеличивает прочность межнейронных контактов и повышает надёжность передачи нервного импульса. Нейродегенеративные болезни (синдромы Альцгеймера, Паркинсона и т. п.) и прионные заболевания (такие как коровье бешенство или болезнь Крейцфельдта — Якоба) возникают из-за нехорошего поведения некоторых белков в клетке. Эти белки приобретают особую пространственную конформацию, в которой их молекулы слипаются друг с другом.

В этом случае говорят, что белок олигомеризуется; такие олигомеры труднорастворимы, устойчивы к воздействиям, образуют в клетке массивные белковые отложения. Последние ядовиты, из-за чего клетка и погибает. Учёные из Института медицинских исследований Стауэрса (США) считают, что такого рода белки могут не только губить нервную систему, но и, наоборот, содействовать ей. Так, прионоподобные белки нейронов способны, как бы парадоксально это ни звучало, помогать формированию памяти.

Считается, что закрепление памяти сопровождается усилением синапсов, межнейронных соединений. Чем устойчивее такое соединение, тем дольше будет жить нейронная цепь, и тем дольше по ней будет бегать кодирующий воспоминание импульс. Усиление синапса поддерживается работой белка CPEB и подобных ему — от них зависит активация синтеза белков, непосредственно отвечающих за состояние синаптической передачи. Некоторое время назад учёные заметили, что CPEB обладает способностью к прионоподобной олигомеризации, но совсем неожиданным оказалось то, что от этого зависела прочность синапса. В статье, опубликованной в журнале Cell, описаны результаты экспериментов с одним из таких белков, Orb2, который синтезируется в синапсах дрозофилы. Учёные обнаружили, что стимуляция синапса усиливает олигомеризацию, слипание этого белка.

Но, что более важно, такая олигомеризация была необходима для поддержания долговременной памяти. Исследователи мутировали этот белок так, чтобы он утрачивал способность образовывать олигомерные комплексы, но при этом концентрация его в клетках оставалось той же. Дрозофил учили распознавать какой-нибудь стимул, а потом смотрели, как память о нём сохраняется у насекомых. Мухи с мутантным, хорошо растворимым белком забывали выученное через 48 часов, тогда как обычные дрозофилы блистали памятью. Исследователи пишут, что белок Orb2 существует в двух формах: одна из них не очень склонна к олигомеризации и встречается в нейронах в гораздо большем количестве, чем вторая, которая обладает высокой склонностью к слипанию.

Авторы полагают, что вторая может служить затравкой, ядром инициации для первой: первая же пребывает в растворённом виде и начинает слипаться по сигналу второй. Та же ситуация имеет место в случае прионных заболеваний, когда «плохая» форма белка склоняет на свою сторону «хорошие». Можно сказать, что при формировании долговременной памяти мы имеем дело с управляемой прионной болезнью: командуя синтезом чрезмерно липкой формы, нейрон может регулировать степень олигомеризации этого белка в районе синапса и тем самым регулировать прочность нейронной цепи и заключённой в ней памяти. Непосредственным преимуществом от подобной олигомеризации учёные полагают устойчивость белков, которую они приобретают в таком комплексе. В таком состоянии эти белки могут довольно долго влиять на другие белки, непосредственно занятые в работах «по синапсу». Хотя, безусловно, эта оригинальная концепция требует дальнейших доказательств. Подготовлено по материалам Института медицинских исследований Стауэрса.

Нити отложений прионного белка в мозгу при вертячке, прионном заболевании, поражающем мелкий рогатый скот. Возможно, нечто похожее происходит в нашем мозгу при формировании памяти (фото Moredun Animal Health LTD).

Хочешь узнать больше - читай отзывы

science.compulenta.ru