Semua Kenangan Anda Disimpan oleh Satu Protein Aneh dari Virus Purba

Bagaimanakah kerja ingatan? Selanjutnya kita seolah-olah menyelam, lebih banyak soalan yang kita tersandung tentang bagaimana fungsi ingatan mula-mula berkembang. Para saintis membuat terobosan penting dengan pengenalpastian protein Arc pada tahun 1995, memerhatikan bagaimana peranannya dalam perubahan plastik dalam neuron adalah penting untuk menyatukan memori.

Protein ini sudah menjadi masalah besar, tetapi gambar Arc hanya mendapat lebih menarik. Dalam satu kajian yang disiarkan Khamis dalam jurnal Sel, satu pasukan penyelidik di University of Utah, University of Copenhagen di Denmark, dan Makmal Biologi Molekul MRC di Cambridge, UK, berpendapat bahawa Arc mengambil tempatnya di otak sebagai akibat daripada peluang rawak berjuta-juta tahun yang lalu. Sama seperti bagaimana saintis mengatakan bahawa mitokondria dalam sel-sel kita berasal sebagai bakteria yang sel-sel nenek moyang kita diserap, protein Arc sepertinya telah bermula sebagai virus.

Para penyelidik tahu bahawa mereka berada pada sesuatu ketika mereka menangkap imej Arc yang kelihatan seperti banyak sekali seperti kapsid virus, protein protein iso yang merangkumi bahan genetik virus untuk penghantaran ke sel-sel host semasa jangkitan.

"Pada masa itu, kita tidak tahu banyak tentang fungsi molekul atau sejarah evolusi Arc," kata peneliti kajian Jason Shepherd, penolong profesor neurobiologi, anatomi, biokimia, dan oftalmologi di University of Utah, dalam satu kenyataan. Gembala telah belajar Arc selama 15 tahun. "Saya hampir kehilangan minat dalam protein, jujur. Selepas melihat kapsid, kami tahu kami ada sesuatu yang menarik."

Isu utama yang mencabar pemahaman neuroscientis tentang ingatan adalah bahawa protein tidak bertahan lama di otak, walaupun kenangan terakhir hampir seumur hidup. Jadi untuk kenangan tetap, mesti ada perubahan plastik, yang bermakna struktur neuron sebenarnya harus berubah sebagai akibat dari penyatuan memori.

Ini adalah tempat Arc bermain. Kajian terdahulu mengenai tikus menggambarkan bagaimana Arc mengganggu penyatuan memori, menunjukkan bahawa Arc sangat penting dalam kepekaan neuron.

Tetapi saintis tidak pernah fikir mereka akan tersandung pada bukti yang menunjuk kepada asal virus untuk Arc, seperti yang dicadangkan penemuan baru ini.

Pasukan penyelidikan perlu mengesahkan teori ini, jadi mereka menguji sama ada Arc benar-benar bertindak seperti virus. Ternyata, kapsul Arc merangkum RNA sendiri. Apabila mereka meletakkan kapsul Arc menjadi budaya sel otak tetikus, kapsid memindahkan RNA mereka ke sel otak tetikus - seperti jangkitan virus.

"Kami meneroka penyelidikan ini dengan mengetahui bahawa Arc adalah istimewa dalam pelbagai cara, tetapi apabila kami mendapati Arc mampu memeterai RNA dari sel-ke-sel, kami melompat," kata pengetua utama kajian tersebut, Elissa pasca doktoral Pastuzyn, Ph.D., dalam satu kenyataan. "Tiada protein bukan virus lain yang kita tahu bertindak dengan cara ini."

Para penyelidik mengesyaki kolaborasi mamalia virus ini berlaku antara 350 dan 400 juta tahun yang lalu apabila retrotransposon - nenek moyang retrovirus moden - mendapat DNA menjadi makhluk berkaki empat. Mereka juga mengesyaki bahawa ini berlaku lebih daripada sekali. Sekiranya mereka betul, penyelidikan ini merumitkan gambaran evolusi kehidupan seperti yang kita tahu. Bukan sahaja banyak mutasi berlaku secara rawak untuk menjadikan kita apa yang kita ada hari ini, tetapi kita sebenarnya meminjam biologi dari sel-sel dan organisma lain untuk sampai ke sini. Sedikit sejarah mereka hidup di dalam kita hari ini.

Abstrak: Arc gen neuron adalah penting untuk penyimpanan informasi yang tahan lama dalam otak mamalia, mengantarkan pelbagai bentuk plastisitas sinaptik, dan telah terlibat dalam gangguan neurodevelopmental. Bagaimanapun, sedikit diketahui tentang fungsi molekul Arc dan asal-usul evolusi. Di sini, kami menunjukkan bahawa Arc sendiri dipasang ke dalam kapsid seperti virus yang merangkumi RNA. Protein Endogenous Arc dilepaskan daripada neuron dalam vesikel ekstraselular yang memeterai pemindahan mRNA Arc ke sel sasaran baru, di mana ia boleh menjalani terjemahan bergantung kepada aktiviti. Kapsid aroma yang disucikan adalah endocytosed dan dapat memindahkan Arc mRNA ke dalam sitoplasma neuron. Keputusan ini menunjukkan bahawa Arc mempamerkan sifat-sifat molekul serupa protein Gag retroviral. Analisis evolusi menunjukkan bahawa Arc berasal dari keturunan vertebrata Ty3 / gypsy retrotransposons, yang juga nenek moyang untuk retrovirus. Penemuan ini mencadangkan bahawa retroelement Gag telah ditimbulkan selama evolusi untuk memeterai komunikasi antara sel dalam sistem saraf.