Cambridge, Mass (USA) - Wissenschaftler haben entdeckt, einen neuen Prozess, wie Erinnerungen gespeichert werden könnten, eine Feststellung, dass dazu beitragen könnte erklären, eins der am wenigsten verstanden Tätigkeiten des Gehirns.
Was gibt's mehr, die wichtigsten Player in diesem Prozess ist ein Protein, dass Handlungen, wie ein Prion - eine Klasse von Proteinen, die den tödlichen Agenten, die in neurodegenerativen Erkrankungen wie Rinderwahn.
Die Studie, veröffentlicht als zwei Dokumente in der 26. Dezember Ausgabe der Zeitschrift Cell, deutet darauf hin, dass dieses Protein hat seine gute Arbeit, während in einem Staat Prionen, Widerspruch ein weit verbreitete Überzeugung, dass ein Protein, das Prion-Aktivität ist giftig oder zumindest doesn 't ordnungsgemäß funktionieren.
"Für eine Weile bekannt, wir haben einiges darüber, wie Gedächtnis funktioniert, aber wir haben kein klares Konzept von dem, was der Schlüssel Speichergerät ist", sagt Whitehead Institut für biomedizinische Forschung Direktor Susan Lindquist, die coauthored die Studie mit Neurobiologe Eric Kandel an der Columbia University.
"Diese Studie legt nahe, was die Lagerung Gerät könnte - aber es ist wie eine überraschende Vorschlag zu finden, dass Prion-ähnlichen Aktivität Mai einbezogen werden."
Von zentraler Bedeutung für ein Protein die Funktion ist ihre Form, und die meisten Proteine erhalten nur ein Form während ihrer gesamten Lebensdauer. Prionen, auf der anderen Seite, sind Proteine, die sich plötzlich verändern ihre Form, oder misfold.
Aber mehr als nur misfolding selbst, sie beeinflussen andere Proteine des gleichen Typs, das Gleiche zu tun. In allen bekannten Fällen, die Proteine in diesen misfolded Cluster nicht mehr ihrer normalen Funktion und entweder sterben oder sind tödlich für die Zelle - und letztlich auf den Organismus.
Aus diesem Grund, Kausik Si, ein Postdoc in Kandel's Labor, war überrascht, festzustellen, dass ein Protein in Bezug auf die Pflege langfristiger Speicher enthaltenen bestimmte unterschiedliche Prion-Signaturen. Das Protein, CPEB, wohnt in Zentral-Nerven-System-Synapsen, die Kreuzungen, die eine Verbindung Neuronen im Gehirn.
Erinnerungen sind in diesem komplizierten Netzwerk von rund 1 Billionen Nervenzellen und ihren Synapsen. Mit Erfahrung und Lernen, neue Kreuzungen und andere gestärkt werden. CPEB Proteine synthetisiert, dass solche Stärkung der Synapsen als Erinnerungen gebildet werden, so dass die Synapsen zu behalten, die Erinnerungen über lange Zeiträume.
Für die Studie, das Team extrahiert die CPEB Protein aus einem Meer Nacktschnecke. Diese gering Kreatur erreicht hat hohen Stellenwert in der Neurobiologie, weil seine Nervenzellen sind so groß, sie manipuliert werden können und sich in außergewöhnlich leistungsstarke Ermittlungs-Tools.
Die Forscher abgesichert dieser CPEB auf andere Proteine, die als "Reporter der Tätigkeit und beobachteten dann ihr Verhalten in einer Vielzahl von Hefe-Modelle. Die Forscher entdeckten, dass CPEB seine Form verändert und dazu geführt, dass andere Proteine zu folgen - Funktionsweise genau wie ein Prion.
Ein zweites unerwartetes Ergebnis ist, dass die CPEB durchgeführt seine normale Funktion - die Proteinsynthese - wenn er wurde in seiner Prion-Zustand.
"Dies ist bemerkenswert, nicht nur, weil das Protein führt eine positive Funktion in seiner Prion-ähnlichen Zustand", sagt Lindquist. "Es zeigt auch, dass Prionen nicht nur Querköpfe der Natur, sondern könnte sich an grundlegende Prozesse."
Die Feststellung im Widerspruch zu der Vorstellung, dass die Umwandlung zu einer Prion-Staat ist eine schlechte Sache halten, sagt Kandel. "Wir zeigen stattdessen, dass der normale Zustand der CPEB Mai werden die weniger aktiven Zustand, und das Prion Stand Mai werden die wirksamste Möglichkeit der Nutzung der normalen Funktion des Proteins."
Die Arbeit legt nahe, es ist möglich, dass in Säugetieren neuronalen Synapsen, CPEB der Prion-Eigenschaften kann der Mechanismus, mit dem die Synapsen und Nervenzellen zu speichern Langzeit-Speicher, eine Theorie der Forscher planen, untersuchen nächsten.
Theoretisch zumindest, Prionen sind perfekt für diese, sagt Lindquist. Prionen könnten Verschiebung in diesem Zustand schnell und ohne die Energie-intensiven Zell-Mechanik, dass die meisten Kraftstoff Proteinsynthese. Die Prion-Zustand ist sehr stabil und können sich über Monate, sogar Jahre.
Aber: "Wir müssen noch zeigen, dass diese Prionen-Mechanismus arbeitet nicht nur in Hefe, sondern in neuronalen Zellen", sagt Kandel.
Lindquist ist der Auffassung, dass diese Ergebnisse wird nicht das letzte Mal Prionen sind entdeckt zu haben normale biologische Rollen.
In der Tat, sie hat lange spekuliert, dass Forscher entdecken sie als wesentlich für viele zelluläre Funktionen. Kandel fügt hinzu, dass er wäre nicht überrascht, wenn diese Art von Prion-Mechanismus wurde entdeckt in Bereichen wie Krebs Wartung und sogar Orgel Entwicklung.
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Whitehead Institut für biomedizinische Forschung (USA)