Студија открива „молекуларни лепак“ који подстиче формирање и стабилизацију памћења

Било да је у питању наша прва посета зоолошком врту или тренутак када смо научили да возимо бицикл, имамо успомене из детињства које трају цео живот. Али шта чини те успомене тако дугим?

Студија објављена у часопису „Science Advances“ коју је спровео међународни тим научника открила је биолошку основу дугорочних сећања. Централно откриће била је улога молекула KIBRA, који делује као „лепак“ за друге молекуле, чиме учвршћује формирање сећања.

„Претходни покушаји да се разуме како молекули чувају дугорочна сећања фокусирали су се на појединачне акције појединачних молекула“, објашњава Андре Фентон, професор неуронауке на Универзитету у Њујорку и један од водећих истраживача. „Наша студија показује како ови молекули међусобно делују како би осигурали да се сећања трајно чувају.“

„Боље разумевање начина на који чувамо своја сећања помоћи ће у будућим напорима за проучавање и лечење поремећаја повезаних са памћењем“, додаје Тод Сактор, професор на SUNY Downstate Health Sciences и један од водећих истраживача.

Одавно је познато да неурони чувају информације у обрасцима јаких и слабих синапси, који одређују повезаност и функцију неуронских мрежа. Међутим, молекули у синапсама су нестабилни, стално се крећу унутар неурона, троше се и замењују у року од неколико сати или дана, што поставља питање: како сећања могу бити стабилна током година или деценија?

У моделу на мишевима, истраживачи су се фокусирали на улогу KIBRA, протеина који се експресује у бубрезима и мозгу чије су генетске варијанте повезане и са добрим и са лошим памћењем. Проучавали су како KIBRA интерагује са другим молекулима важним за формирање памћења, у овом случају протеин киназом Mzeta (PKMzeta). Овај ензим је кључни молекул за јачање нормалних синапси код сисара, али се разграђује након неколико дана.

Експерименти су показали да је KIBRA „недостајућа карика“ у дугорочним сећањима, делујући као „трајна синаптичка ознака“ или лепак који се везује за јаке синапсе и PKMzeta, док избегава слабе синапсе.

„Када се формира памћење, синапсе укључене у процес се активирају, а KIBRA се селективно поставља на те синапсе“, објашњава Сактор, професор физиологије, фармакологије, анестезиологије и неуронауке на Универзитету Њујорк Даунстејт. „PKMzeta се затим везује за KIBRA синаптичку ознаку и одржава те синапсе јаким. Ово омогућава синапсама да се држе новоформираног KIBRA-а, привлачећи још новоформираног PKMzeta.“

Прецизније, њихови експерименти, описани у раду у часопису Science Advances, показују да прекидање KIBRA-PKMzeta везе брише стара сећања.

Претходне студије су показале да насумична повећања PKMzeta у мозгу побољшавају слаба или бледећа сећања, што је било збуњујуће јер би деловало на насумичним локацијама. Упорно синаптичко обележавање помоћу KIBRA објашњава зашто је додатни PKMzeta побољшао памћење делујући само на локацијама које је означио KIBRA.

„Механизам перзистентног синаптичког означавања први пут објашњава ове налазе, који имају клиничке импликације на неуролошке и психијатријске поремећаје памћења“, рекао је Фентон, који је такође у Институту за неуронауке Медицинског центра Лангоне Универзитета у Њујорку.

Аутори рада напомињу да студија потврђује концепт који је 1984. године представио Франсис Крик. Сактор и Фентон истичу да је његова хипотеза за објашњење улоге мозга у чувању памћења упркос сталним ћелијским и молекуларним променама механизам „Тезејевог брода“ - филозофског аргумента из грчке митологије у којем нове даске замењују старе како би подржале „Тезејев брод“ током година.

„Механизам перзистентног синаптичког означавања је аналоган начину на који нове плоче замењују старе плоче како би одржале Тезејев брод кроз генерације и омогућава да сећања трају годинама чак и када се протеини који подржавају памћење замењују“, каже Сектор.

„Френсис Крик је интуитивно предвидео овај механизам Тезејевог брода, чак је предвидео улогу протеин киназе. Али је требало 40 година да се открије да су компоненте КИБРА и ПКМзета, и да се схвати механизам којим оне интерагују.“