Irradiazione e geni cerebrali 06.10.2015

Quando le persone parlano dei processi molecolari che assicurano la registrazione di informazioni nel cervello, di solito significano che l'attività di alcuni geni è potenziata nelle cellule nervose. È noto che durante la formazione della memoria vengono stabilite nuove connessioni tra i neuroni, compaiono nuove sinapsi, a causa delle quali si formano ulteriori catene neurali: la base materiale della memoria. Affinché appaia una sinapsi, è necessario che appaiano proteine ​​speciali, quindi la conclusione suggerisce che anche i geni devono funzionare più attivamente - questo è confermato da numerosi esperimenti.

Tuttavia, potrebbe anche essere il contrario: i ricercatori della Seoul National University hanno scoperto che nell'ippocampo del topo, uno dei principali centri della memoria del cervello, l'attività genetica svanisce quando viene scritta la memoria. I neuroscienziati hanno sviluppato negli animali l'abitudine di avere paura di determinati ambienti: quando un topo si trovava in una gabbia speciale, era scioccato; poi, quando è entrata di nuovo in questa gabbia, la paura si è "accesa" da sola, senza alcuno stimolo, in altre parole, i meccanismi di memorizzazione e apprendimento hanno funzionato.

Per scoprire cosa stava succedendo nella cucina molecolare del cervello, gli animali sono stati analizzati per l'insieme e la quantità di RNA nelle cellule dell'ippocampo, e non solo per l'RNA, ma proprio per quelle coinvolte nella produzione di proteine, su cui sono state utilizzate macchine di sintesi proteica , ribosomi, sat. E le molecole non sono state analizzate affatto dopo che il topo si è ricordato di cosa avere paura, ma dopo 5, 10, 30 minuti e quattro ore dopo le "sessioni di paura" - un tale esperimento ha permesso di vedere la dinamica dei cambiamenti molecolari.

L'attività genica può essere valutata mediante due processi, la trascrizione e la traduzione. Nella prima fase, nella fase della trascrizione, una copia dell'RNA viene rimossa dal DNA, rispettivamente, più RNA viene sintetizzato sui geni attivi e meno sui geni inattivi. Nella seconda fase, la fase della traduzione, le molecole proteiche vengono sintetizzate sull'RNA: più proteine ​​vengono sintetizzate sugli RNA attivi, meno su quelli inattivi (cioè qui, in senso stretto, si intende l'attività dell'RNA). Gli scienziati sono stati in grado di "catturare" 104 geni, la cui attività in diversi momenti variava abbastanza fortemente a livello di trascrizione o traduzione. Durante i primi 10 minuti, la sintesi di nuovi RNA sui geni è rimasta la stessa, non sono diventati più o meno (cioè l'intensità della trascrizione non è cambiata), cosa che non si può dire della traduzione, cioè di la sintesi di molecole proteiche su RNA - qui i cambiamenti sono avvenuti immediatamente. (Il che non sorprende: la sintesi proteica risponde più rapidamente della sintesi dell'RNA alle mutevoli condizioni ambientali e alle esigenze cellulari.) In generale, la trascrizione ha raggiunto la traduzione 30 minuti dopo la sessione di formazione.

La sorpresa principale è stata in cosa consistevano esattamente i cambiamenti: l'attività di molti geni è diminuita. Già cinque minuti dopo, la velocità di sintesi delle proteine ​​codificate da più della metà dei geni interessati dai cambiamenti è rallentata. Dopo mezz'ora, 31 tipi di RNA su 42 sono diventati silenziosi, dopo quattro ore la traduzione si è interrotta in 48 su 55. L'inibizione è stata stabile, nel senso che quegli RNA su cui la sintesi proteica si è interrotta dopo mezz'ora hanno continuato a tacere ulteriormente .

Gli autori del lavoro osservano che l'attività di più della metà di questi geni dipendeva da una molecola chiamata recettore alfa degli estrogeni ESR1: meno veniva sintetizzato, meno lo erano tutti gli altri. Se il livello di ESR1 è stato aumentato artificialmente, ciò ha avuto un effetto corrispondente sia sulla dinamica di altre molecole che sulla capacità dei topi di ricordare di cosa dovrebbero aver paura. Un effetto simile è stato osservato con il gene Nrsn1: se veniva stimolata la sintesi proteica sull'RNA del gene Nrsn1, gli animali imparavano peggio. Cioè, i ricercatori non solo hanno trovato uno strano effetto molecolare, ma lo hanno anche correlato a cambiamenti cognitivi.

Perché sia ​​necessario disattivare la sintesi di un numero abbastanza elevato di proteine ​​per formare una memoria, finora nessuno lo sa, ma il fatto in sé è così notevole che, ovviamente, i biologi faranno di tutto per scoprire le funzioni di questi geni il prima possibile. Secondo una versione, il loro compito è impedire al cervello di ricordare assolutamente tutto, in altre parole, svolgono il ruolo di una miccia che ci protegge dal sovraccarico di informazioni. E quando è necessario ricordare davvero qualcosa, tali geni devono essere disattivati.