Новый механизм формирования долгосрочной памяти

Что нового узнали ученые о долгосрочной памяти

Молекулярные механизмы. Процесс перехода кратковременной памяти в долгосрочную происходит в нейронах гиппокампа и называется консолидацией памяти. Чтобы обеспечить прочную синаптическую связь нейроны постоянно должны синтезировать белок — CPEB (cytoplasmic polyadenylation element binding protein).

Ключевую роль в синтезе этого белка в клетке играет эукариотический фактор инициации 2 (eIF2). Субъединицу-α eIF2 фосфорилируют четыре киназы, PKR, HRI, GCN2 и PERK. Фосфорилированная α-субъединица eIF2 не может инициировать трансляцию мРНК и клетка прекращает синтезировать белок. Таким образом нарушается механизм формирования долгосрочной памяти, что вызывает болезнь Альцгеймера. 

Несмотря на то, что фосфорилирование eIF2α подавляет общий синтез белка, оно парадоксальным образом вызывает активацию множества других мРНК. В том числе активируется β-секретаза, которая расщепляет белок-предшественника амилоида. Этот белок до сих считается основной причиной развития болезни Альцгеймера.

Влияние тормозных нейронов. Ранее считалось, что только возбуждающие нейроны участвуют в механизмах формирования памяти. Но это оказалось не совсем так.

В эксперименте с помощью иммуногистохимического анализа проверили процесс фосфорилирования у лабораторных мышей с ингибированной киназой PERK. В ходе исследования обнаружили, что в формировании синаптических связей участвуют не только возбуждающие нейроны гиппокампа. Активация тормозных нейронов гиппокампа, в том числе и нейронов Мартинотти, выделяющих соматостатин, стимулировала синтез белка и формирование устойчивых синаптических связей.

Что это значит для медицины

В будущем воздействие на нейроны гиппокампа может стать мишенью для лечения болезни Альцгеймера, аутизма и других заболеваний, связанных с дефицитом памяти. Используя возможности генной и клеточной терапии можно будет ингибировать киназы PERK и GCN2 и укреплять ослабленные синаптические связи между нейронами. Такой подход не поможет вылечить запущенные случаи болезни Альцгеймера, но поможет остановить прогрессирование заболевания на ранних этапах