科学家发现了在学习和记忆过程中被激活的基因

研究人员早就认识到，为了使学习和记忆发生，必须激活某些基因来改变大脑内神经元的活动。这些神经元内正常基因表达的中断可能导致令人担忧的后果，如癫痫发作和癫痫。但识别和编目所有与学习有关的基因是一项艰巨的任务。在3月13日的BMC神经科学卡内基梅隆大学的科学家们展示了一种创新的计算方法如何提供一种快速的方法来识别这组长期备受追捧的基因的可能成员。

生物科学助理教授、认知神经基础中心(CNBC)成员艾莉森·巴斯(Alison Barth)说:“这项工作最终可能导致治疗神经疾病的药物的开发。”“我们也希望这项工作能为任何研究人员提供一个有价值的平台，以了解神经元在学习和记忆形成过程中如何在分子水平上发生变化。”

当动物学习和记忆时，大脑中的特定神经元被激活。与学习相关的分子变化改变了神经元的功能——这一过程被称为可塑性。多年来，神经科学家们已经知道CREB和zif268这两种因子可以激活神经元可塑性和学习相关的基因。CREB和zif268是转录因子，与遗传密码中以字母表示的一组化学碱基结合。一旦结合，它们就会调节基因，反过来，这些基因决定了在记忆和学习过程中改变神经元的其他蛋白质的组装。

卡内基梅隆大学的研究小组创建了一套循序渐进的指令，让计算机搜索组成人类基因组的编码字母，以找到那些被CREB和zif268激活的基因。他们专门搜索了近2万个基因，以找到CREB和zif268结合的基因。这项工作由卡内基梅隆大学本科生安德里亚斯·芬宁(Andreas Pfenning)进行，由生物科学助理教授罗素·施瓦茨(Russell Schwartz)指导，也在我们的远亲哺乳动物老鼠身上进行了研究。

计算机程序在人类和小鼠基因组中发现了数百个与CREB或zif268结合的基因实例，有时两者都有。这些基因中有很大一部分以前从未被确定为CREB或zif268靶标。

施瓦茨说:“在老鼠和人类身上发现一种似乎都被激活的基因，这有力地表明这种基因与记忆和学习有关。”“在远亲动物中表现相似的基因更有可能具有在进化过程中保留下来的重要功能。”

卡内基梅隆大学的研究小组已经通过一个开源/在线期刊公布了他们的发现。Barth说，以前关于与神经可塑性相关的基因的研究并没有集中在一个完整的基因集上，也没有可以搜索到的工作。但现在，他们的可塑性转录组在线数据库包括基因名称、符号和参考编号——这些数据通常不会全部收集并免费提供。

“通过使用标准命名法和多个标识符，我们已经为未来的研究提供了一组可靠的数据，”施瓦茨补充道。

资料来源:卡内基梅隆大学