Све ваше успомене чува један чудан протеин из древног вируса

Како ради меморија? Што се више заронимо, више питања наилазимо на то како је функција памћења прво еволуирала. Научници су направили кључни искорак у идентификацији протеина Арц 1995. године, посматрајући како је његова улога у пластичним променама у неуронима била кључна за консолидацију меморије.

Овај протеин је већ велика ствар, али слика Арц-а ​​је постала много занимљивија. У студији објављеној у четвртак у часопису Ћелија Тим истраживача са Универзитета у Утаху, Универзитет у Копенхагену у Данској и МРЦ Лабораторија за молекуларну биологију у Кембриџу, Велика Британија, тврде да је Арц заузео своје место у мозгу као резултат случајног случајног сусрета пре неколико милиона година.. Слично начину на који научници кажу да су митохондрије у нашим ћелијама настале као бактерије које су апсорбовале ћелије наших древних предака, чини се да је протеин Арц почео као вирус.

Истраживачи су знали да су наишли на нешто када су ухватили слику Арц-а ​​који је изгледао ужасно као вирусни капсид, изоедарски протеински омотач који инкапсулира генетски материјал вируса за испоруку ћелијама домаћина током инфекције.

"У то време нисмо много знали о молекуларној функцији или еволутивној историји Арц-а", каже коаутор студије Јасон Схепхерд, асистент професора неуробиологије, анатомије, биохемије и офталмологије на Универзитету у Утаху. Схепхерд је студирао Арц 15 година. „Искрено, скоро сам изгубио интерес за протеин. Након што смо видјели капсиде, знали смо да смо на нечему занимљивом.

Главно питање које доводи у питање разумијевање памћења неуронаучника је да протеини не трају дуго у мозгу, иако сјећања трају скоро цијели живот. Дакле, да би сјећања остала, морају постојати пластичне промјене, што значи да се неуронске структуре заправо морају мијењати као резултат консолидације меморије.

Ово је место где Арц улази у игру. Претходна истраживања на пацовима илустровала су како Арц омета консолидацију меморије, што сугерира да је Арц виталан у неуронској пластичности.

Али научници никада нису мислили да ће наићи на доказе који указују на вирусно поријекло Арц-а, као што ови нови налази сугерирају.

Истраживачки тим је морао да провери ову теорију, па су тестирали да ли се Арц заиста понаша као вирус. Испоставља се да је Арц капсид капсулирао своју РНК. Када су ставили Арц капсиде у културу мишјих ћелија мозга, капсиди су пренели своју РНК на ћелије мозга миша - баш као и вирусна инфекција.

"Отишли ​​смо у ову линију истраживања знајући да је Арц на много начина посебан, али када смо открили да је Арц способан да посредује у транспорту РНК од ћелије до ћелије, били смо препуни", каже главни аутор студије, постдокторски сарадник Елисса Пастузин, Пх.Д., у изјави. "Ниједан други невирусни протеин који знамо делује на овај начин."

Истраживачи сумњају да се та сарадња са вирусом-сисарима догодила негде између 350 и 400 милиона година када је ретротранспосон - предак модерних ретровируса - добио своју ДНК у четвороножном створењу. Они такође сумњају да се то десило више пута. Ако су у праву, ово истраживање компликује слику еволуције живота какву познајемо. Не само да су се многе мутације десиле случајном шансом да би учиниле оно што смо данас, већ смо заправо позајмили биологију од других ћелија и организама да дођемо овде. Мало њихове историје данас живи у нама.

Апстрактан: Арц неурона неурона је неопходан за дуготрајно складиштење информација у мозгу сисара, посредује у разним облицима синаптичке пластичности и укључен је у неуроразвојне поремећаје. Међутим, мало је познато о молекуларној функцији и еволуционом пореклу Арц-а. Овде ћемо показати да се Арц самосаставља у вирусе налик капсидима који енкапсулирају РНК. Ендогени Арц протеин се ослобађа из неурона у екстрацелуларним везикулама које посредују у преносу Арц мРНА у нове циљне ћелије, где он може бити подвргнут транслацији зависној од активности. Прочишћени Арц капсиди су ендоцитозовани и способни су да пренесу Арц мРНА у цитоплазму неурона. Ови резултати показују да Арц показује сличне молекуларне особине ретровирусних Гаг протеина. Еволуцијска анализа показује да је Арц изведен из лозе краљежњака Ти3 / циганских ретротранспосона, који су такођер преци ретровируса. Ови налази указују на то да су ретроактивности Гаг-а преобликоване током еволуције да би посредовале међућелијску комуникацију у нервном систему.