2021年7月6日

记忆涉及广泛的DNA断裂

记得一个危险的经验的紧迫性要求大脑做出一系列的潜在危险的举措:大脑和其他神经元细胞快速打开他们的DNA在众多locations-more比先前意识到,根据一项新的研究提供了快速访问机制的遗传指令存储器。

这些DNA双链断裂的程度(双边带)在多个键大脑地区令人吃惊和有关研究高级作者Li-Huei蔡,Picower麻省理工学院神经科学教授和主任Picower研究所学习和记忆,因为打破常规修理,这个过程可能随着年龄的增长变得更加有缺陷的和脆弱的。蔡的实验室已经表明,挥之不去的双边带与神经细胞退化和修复机制可以动摇的认知能力下降。

“我们想要了解这是如何普遍和广泛的自然活动在大脑记忆形成,因为可以让我们了解基因组不稳定性可能会破坏大脑健康,“蔡说,他也是脑与认知科学系的教授和麻省理工学院的一个领导者的大脑老化的倡议。记忆形成“显然迫切优先考虑健康的大脑功能,但这些新结果表明几种类型的大脑细胞打破他们的DNA快速表达基因在很多地方仍然是惊人的。”

跟踪了

2015年,蔡的实验室提供了第一个示范,神经活动引起双边带,他们诱导迅速基因表达。但是这些发现,主要在实验室准备的神经元,并没有充分反映活动的程度在记忆形成中表现动物,没有调查发生在细胞以外的其他神经元。

在新的研究发表在7月1日《公共科学图书馆•综合》瑞恩斯托特和前研究生第一作者和合作者和前研究技术员奥列格Kritsky试图探讨双边带的全部景观活动在学习和记忆。为此,他们给老鼠小电会搞坏的脚当他们进入一个盒子,条件恐惧记忆的上下文。然后他们运用多种方法对评估双边带和基因表达的小鼠的大脑中在接下来的半个小时,尤其是各种细胞类型在前额叶皮层和海马,两个地区必不可少的条件性恐惧记忆的形成和存储。他们还测量了老鼠的大脑没有体验活动的足底电击来建立一个基线进行比较。

建立一个恐惧内存两倍数量的双边带在海马和前额叶皮层的神经元中,在每个地区的影响超过300个基因。在206年这两个地区常见的基因的影响,然后研究人员看着这些基因做什么。许多人与连接神经元的功能使彼此,称为突触。这是有意义的,因为学习产生神经元改变连接时(这种现象被称为“突触可塑性”)和记忆形成当组神经元连接成集合体叫做记忆印痕。

“许多基因神经功能和所必需的记忆的形成比预期,更在培养神经元根据先前的观察…双边带形成的潜在的热点地区,”作者写道。

在另一个分析中,研究人员通过RNA的测量证实,确实双边带的增加与增加密切相关影响基因的转录和表达,包括那些影响突触的功能,尽快10 ~ 30分钟后电击风险。

“总的来说,我们发现转录变化更密切相关(双边带)比预期的大脑中,”他们写道。“以前我们观察到20相关的基因(双边带)位点后刺激培养的神经元,而海马体和前额叶皮层我们看到超过100 - 150基因相关的双边带转录诱导的基因座。”

拍摄与压力

在基因表达分析,神经学家看着不仅神经元而且non-neuronal脑细胞,或神经胶质,发现他们还显示恐惧条件反射后的数百个基因的表达变化。神经胶质叫星形胶质细胞参与恐惧感学习,例如,他们显示重要的双边带和恐惧条件反射后基因表达的变化。

最重要的功能基因与恐惧有关conditioning-related双边带神经胶细胞对激素的反应。于是,研究者向看到哪些激素可能尤其是涉及和发现glutocortocoids,分泌的对压力的反应。果然,研究数据显示,在神经胶质,后发生的许多双边带恐惧条件反射发生在基因组glutocortocoid受体相关的网站。进一步的测试显示,直接刺激这些激素受体可能引发双边带恐惧条件反射一样,阻断受体可以防止关键基因的转录后调节恐惧。

蔡说,发现神经胶质深深地参与建立记忆从恐惧条件反射是这项新研究的一个重要的惊喜。

“神经胶质的挂载一个健壮的转录反应glutocorticoids表明,神经胶质可能是一个更大的对压力的响应中的作用及其对大脑的影响在学习比以前赞赏,“她和她的合著者写道。