Цивилизация
Процесс запоминания новой информации в мозге млекопитающих сопровождается модификацией особых белков в ядрах нервных клеток, участвующих в упаковке ДНК, и блокировка этого процесса приводит к потере способности запоминать новую информацию, сообщает РИА «Новости» со ссылкой на публикацию в журнале Nature Communications.
В последние годы ученые обнаружили, что многие процессы в клетках живых организмов регулируются особой молекулярной, эпигенетической памятью, влияющей на работу ДНК и связанных с ней механизмов. Как правило, активность некоторых генов меняется при помощи химической модификации гистонов - белковой упаковки ДНК. Изменение структуры гистонов приводит к улучшению или ухудшению «читаемости» гена, что отражается на его роли в работе клетки.
Группа биологов под руководством Изабель Мансю из Цюрихского университета (Швейцария) изучала работу механизмов, управляющих процессом консолидации памяти в мозге лабораторных мышей, наблюдая за активностью генов в нейронах центров памяти.
Как объясняют нейрофизиологи, в процессе запоминания новой информации задействовано две ключевых области мозга - гиппокамп и префронтальная кора. Первый отдел отвечает за обработку и хранение временной и недавно приобретенной информации, а второй - за ее длительное хранение.
Мансю и ее коллеги проследили за тем, как мозг запоминает новую информацию, наблюдая за изменениями в работе генов внутри нейронов мозга мыши. Для этого ученые вырастили популяцию грызунов, в геном которых были встроены особые гены, позволяющие подавить систему «очистки» гистонов - белок РР1.
Исследователи периодически добавляли в клетку со своими подопечными новые объекты, следили за их поведением и состоянием гистонов в нейронах их гиппокампа и префронтальной коры. Как и ожидали ученые, в процессе запоминания новой информации множество белков-«оберток» поменяло свою пространственную и химическую структуру. Большая часть изменений была сконцентрирована вокруг гена zif268 - участка ДНК, предположительно задействованного в работе памяти млекопитающих.
По словам биологов, данный процесс быстрее всего происходил в гиппокампе - гистоны были модифицированы практически сразу после добавления нового объекта в клетку. Эти изменения носили временный характер - через несколько минут белки вернулись в прежнюю конфигурацию. В префронтальной коре этот процесс начался с задержкой, однако модификация гистонов была долговременной.
Затем Мансю и ее коллеги попытались вмешаться в этот процесс - усилить или подавить изменения белковых «оберток». Сначала биологи выключили работу белка РР1 и проследили за тем, как изменилась способность мышей запоминать новую информацию.
Как и ожидали исследователи, подавление системы «очистки» благотворно повлияло на способности подопечных авторов статьи. Это выражалось в том, что мыши с отключенным белком РР1 на 25% чаще вспоминали ранее изученный объект по сравнению с обычными грызунами через неделю после начала эксперимента.
Убедившись в улучшении памяти мышей, ученые попытались ее ухудшить. Они ввели в мозг грызунов небольшое количество белков и других биологически активных молекул, блокирующих модификацию гистонов, и провели аналогичный эксперимент. Мыши потеряли способность запоминать новую информацию на длительный срок, что подтвердило выводы исследователей.
Таким образом, молекулярная эпигенетическая память оказалась важным компонентом в работе мозга млекопитающих. Как считают авторы статьи, изучение этих механизмов поможет разработать препараты, улучшающие долговременную или кратковременную память, или же позволяющие «удалить» неприятные воспоминания.
