脑细胞是如何建立基础设施来生长和创造记忆的

今日发表于科学推进揭示了使神经元的形状、生长和运动成为可能的分子机制。这是科学家们第一次揭示大脑是如何在其细胞内传递遗传密码的，这一过程被认为对长期记忆的形成和存储至关重要。

脑细胞，也被称为神经元，是复杂的、特化的细胞，有很长的分支。为了生长，神经元在分支的特定位置构建蛋白质，这样它们就可以形成新的突起，控制它们移动的方向，并与其他神经元建立联系。这个过程尤其重要大脑发育帮助不同类型的神经元在更大范围内找到自己的位置大脑组织。以mRNA的形式围绕细胞的分支连续地围绕细胞的分支连续行进遗传蓝图，这是从DNA复制的遗传信息。

神经元是如何在合适的时间内将正确的遗传蓝图得到正确的遗传蓝图是一个未答复的问题。有人认为它们是由kinesins运输的，细长的蛋白质有两英尺的蛋白，它在另一个脚上走到另一个脚到目标目的地，但没有直接证据证明这一点。每个活细胞都有一个自组装高速公路网络，将大分子材料从一侧运输到另一侧。不同的车辆繁忙地移动了数千个不同的货物，Kinesins是最常见的类型。

现在，位于巴塞罗那的基因组调控中心(CRG)的科学家们发现，一种名为KIF3A/B的驱动蛋白可以运输mrna，使用另一种名为腺瘤息肉病大肠杆菌(APC)的蛋白质作为连接驱动蛋白和mrna货物的适配器。这些蛋白质运输至少两种编码微管蛋白和肌动蛋白的信使rna，这两种蛋白质是神经元用来构建细胞骨架的。这对于塑造细胞的形状是至关重要的，这样它就可以与其他神经元形成新的连接。

这些发现很有趣，因为mrna在记忆的储存和形成中起着关键作用。先前的研究表明，编码β -肌动蛋白的mrna不断地沿着突触(两个神经元之间的连接点)移动。当突触反复接收信号时，mRNA被用来制造β -肌动蛋白，这对加强突触和加强两者之间的连接很重要神经元。反复刺激突触，不断强化连接，这被认为是记忆形成的方式。

“西班牙神经科学家圣地亚哥·拉蒙·y·卡哈尔首先提出，我们的大脑通过加强神经元突触、改变形状来存储记忆，这样脑细胞就能牢牢地抓住彼此，更有效地传递信号，”该研究的主要作者、基因组调控中心的研究员塞巴斯蒂安·毛雷尔说。“一个多世纪后，我们描述了他的理论背后可能存在的一种基本机制，显示出他的时代是多么的超前。”

研究人员使用纯成分在综合重新创建蜂窝自组装高速公路试管，揭示各个构建块的功能以及它们如何共同运输MRNA。怀疑纯化的蛋白质对于神经元mRNA转运是重要的，用不同的荧光染料标记，并用高度敏感的显微镜研究，可以检测单个分子的快速移动。

研究人员发现MRNA及其适配器APC开关在Kinesin的点火上，激活蛋白质。发现运输的MRNA具有特殊的本地化信号，可控制不同MRNA装载到Kinesin上的效率。对于这种信号的轻微改变影响了MRNA到其目标目的地的旅程，显示了复杂的机制脑细胞发展以控制数千种不同信息的物流。当不携带货物时，Kinesins转移到节能模式，以节省燃料，直到下一份工作。

“找到运输mRNA所需的确切车辆就像在干草堆上寻找针，这就是为什么大多数人认为这是不可能的，”塞巴斯蒂安·莫尔说。“但我们这样做了，如果没有CRG或西班牙政府对危险项目的公共资金，这将是不可能的。”

“我们将继续调查运输系统它们构成了神经元复杂的逻辑网络。了解发展的分子机制大脑细胞将是对抗痴呆症和神经再生疾病等全球性挑战的关键。”

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