《細胞》：研究揭示記憶持久的秘密
日期：2012-02-02 08:49:09
眾所周知，神經元通過“突觸”來跟其他神經元發生聯系，并接受許許多多的神經元信息。神經元傳遞和接受信息的功能，正是大腦中維持記憶的生理基礎。然而數十年來，科學家們對于突觸加固及維持記憶猶新的詳細機制卻并不是十分清楚。
近日來自美國密蘇里州托瓦斯醫學研究所（Stowers Institute for Medical Research）的神經學家們在果蠅研究中獲得了一些重要的線索，他們發現由一種突觸蛋白形成的低聚物在長期記憶形成中發揮了關鍵性的作用。研究人員表示這一研究發現揭示出了一個關于記憶的驚人新理論，并有可能對解析大腦中其他低聚物相關功能及諸如阿爾茨海默氏癥及阮病毒病等疾病產生深遠的影響。相關研究論文在線發表在2012年1月27日的《細胞》（Cell）雜志上。
“這些存在于突觸中的低聚物有可能是以長期突觸改變為基礎的記憶維持的關鍵因子，事實上，我們的研究發現表明這些低聚物有可能在大腦中發揮了比我們原來想象的更為廣泛的作用，”文章的通訊作者、托瓦斯研究所助理研究員Kausik Si博士說。
大約10年前，Kausik Si在哥倫比亞大學諾貝爾獎獲得者神經科學家Eric Kandel實驗室攻讀博士期間開始涉足到這一研究領域。當時他在Sea Slug 實驗動物海蝸牛(Aplysia californica)中發現了一種稱為CPEB的突觸維持蛋白的意外特性。
Kausik Si發現CPEB蛋白的部分結構可以互補——極像空的蛋托——從而能夠輕易地與自身的其他拷貝進行堆疊，導致部分的CPEB以低聚物的形式存在于神經元中，當神經突觸加固時，其數量便發生增長。這些低聚物能夠耐受普通溶劑，相比于神經元中單拷貝的CPEB“單體”它們更加穩定。此外，它們似乎還充當了鄰近的游離單體形成新低聚物的模板，并以此積極地維持自身群體。
所有動物體內均存在有這樣的CPEB樣蛋白，在腦細胞中這些蛋白對于維持其他突觸強化蛋白質生成至關重要。在過去數年里，Kausik Si和其他團體的研究表明CPEB的寡聚化傾向并非是偶然發生的事件，實際上是其穩定長期記憶的必要基礎。“然而直到現在我們都缺乏足夠實驗數據來支持這一結論，”Kausik Si說。
在新研究中，Kausik Si和同事們對果蠅中的CPEB蛋白同源物——Orb2.進行了檢測。研究人員證實果蠅Orb2.蛋白與海蝸牛中的同源物一樣在神經元中形成了低聚物。“我們發現當神經突觸受到刺激時，突觸附近的Orb2.低聚物會顯著增多，”文章的主要作者、Kausik Si實驗室博士后研究人員Amitabha Majumdar說。
Majumdar在進一步的實驗發現Orb2突變的果蠅由于神經元細胞中的Orb2無法進行寡聚化從而導致其喪失了形成長期記憶的能力。“我們發現Orb2突變的果蠅在受到記憶形成刺激后24小時內記憶還存在，然而到48小時時記憶便消失了。而擁有正常Orb2的果蠅記憶則持續存在，”Majumdar說。
Kausik Si和他的研究團隊正在進一步開展實驗確定維持記憶猶新所需Orb2低聚物的時長。“我們懷疑這些低聚物需要持續存在，因為它們以一種Orb2單體沒有的方式進行著自我維持，”Kausik Si說。
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