April 18, 2016

谢谢,actin,为记忆:理论主义者模型复杂的交互,允许长期记忆

感谢您的神经元中的小“肌肉”,让您记住您的生活在哪里,您的朋友和家庭的样子是如此。

赖斯大学的新研究表明,控制神经元细胞形状的肌动蛋白细丝也可能是形式和存储长期存储器的分子机械的关键。

据报道,理论生物物理学家Peter Wolynes的稻米实验室 国家科学院的诉讼程序 关于多长期记忆的理论;该理论基于分析所涉及的蛋白质的能量景观的模拟。

Wolynes和他的同事在开发蛋白质的能量景观理论方面是先驱,这使他们能够建立蛋白质的计算机模型,以预测它们将如何折叠。这些分子动力学模拟采用最小挫折原理,蛋白质发现它们最稳定的折叠形式。

对于长期记忆,稳定性是可取的。 Wolynes和他的共同作者,大米研究生明辰陈和博士后研究员威华郑,确定了编码记忆的路径可能挡住了 - 每种真核细胞中的细胞骨架的“肌肉”部分 - 拉伸并稳定可溶性细胞质多腺苷酸元素结合蛋白(CPEB)进入更长的不溶性朊病毒纤维。

朊病毒是蛋白质,当它们被误解时,被认为是自我繁殖的,导致疯牛病等传染病,克雷兹菲尔特 - 雅各疾病和其他疾病。但是,他们的存在和已知在突触中发生的过渡表明,研究人员写道,必须具有生物学功能的正确折叠的朊病毒。这些过渡是他们研究的重点。

当在细胞中制备时,CPEB蛋白首先在寡聚体中结合少量,这是盘绕α螺旋的。这些低聚物的内在能量景观允许由肌动蛋白提供的机械力以提示过渡到更长的β链,这些β链更稳定。这些现在稳定的纤维被认为聚集和编码神经元突触区域中的记忆。

Wolynes说,弗朗西斯克里克(Francis Crick)的弗朗西斯克里克(Francis Crick)的DNA结构的共同发现者在20年前写了一些关于记忆和分子转交的时候。克里克困惑的事实是,记忆往往比蛋白质更长的时间通常在活细胞中进行。 “克里克略微预测,在一句话中,也许我们拥有的是一种形式 在某处聚合,“他说。”凭借聚合,它无法移动。以这种方式,它将能够标记一个特定的突触。

“研究记忆的分子基础是非常困难的,因为记忆涉及相当复杂的活动,”Wolynes说。 “你不能在细菌中学习它。你必须以某种可以学习的有机体研究它。

“与此同时,很明显,形成记忆涉及一些非常高级的神经处理和亚细胞水平的其他东西,以便存储您记忆的大量信息。内存中有很多步骤真的不明白全部。”

他说,以前的研究表明,记忆在突触发生变化,每个神经元的数千个地区负责将电气和化学信号发送到其他神经元。 “持续不到一小时左右的短期记忆似乎是通过电气和直接生化电路进行的。形成这些存储器似乎没有创造新的蛋白质,”Wolynes说。

与海粘液进行实验的研究人员中毒以防止它们合成蛋白质似乎确认,他说。 “他们发现这些蜗牛能够在短时间内记住事物,但在蛋白质合成停止时不需要几个小时。”

陈某领导了水稻研究,从文献中了解肌动蛋白的能力结合低聚CPEB。这一事实以及计算机模拟表明,肌动蛋白提供的机械力可以将CPEB重组到更长的纤维中,其中线圈之间的新氢键。 Wolynes表示,重组不仅迫使CPEB迫使CPEB到较低能量,朊病毒状态,而且还允许朊病毒结合RNA序列,以否则防止更多的肌动蛋白被合成。得到的反馈回路进一步稳定了存储器。

“我们仍然不理解该过程的开始,你如何从短期到长期记忆,”他说。 “但我们现在可以看到actin在响应电信号响应于电信号的特定位置开始形成。然后采用周围的任何CPEB低聚物,并激活它们,这使得更加肌动蛋白并导致形成自我复制朊病毒术并导致形成自我复制朊病毒。 CPEB。那个朊病毒汇总,直到它停止,改变了应该持续很长一段时间的方式的突触结构。“

Wolynes说,他少数预期将陈说了。 “我给出了一个学生一个项目,我认为将教他们使用我们用来看看蛋白质动态的工具,”他说。 “通常是一个有点远的项目,如果他们没有任何地方,我不会感到难过。

“所以我说,'为什么我们看这种蛋白质(Eric)Kandel和(苏珊)Linquist所说的 ,这个CPEB蛋白质。'“

Wolynes表示,许多神经生物学家随访了与海绵的开创性工作。 “但是我们通过能够查看这些蛋白质的结构并预测该过程的热力学的结构来添加一个新的元素,”他说。 “我们现在可以看出细胞骨架的力是如何完成允许保存的回忆的反馈回路。”

Wolynes考虑了新的研究一个海滩头发,推出其他人来确定记忆形式的整个过程,以及对涉及蛋白质聚集的阿尔茨海默和帕金森等疾病的影响。



更多信息: 机械朊病毒的能量景观及其对长期记忆分子机制的影响, pnas., www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1602702113
Provided by 赖斯大学
引文: 谢谢,actin,为记忆:理论主义者模型复杂的互动,允许长期记忆(2016年4月18日) 检索到6月3日2021年6月3日 from //xasqxhb.com/news/2016-04-actin-memories-theorists-complex-interactions.html
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