冷泉港科学家发现果蝇记忆形成的机制
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时间:2008年04月01日
来源:新华网
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研究人员发现,Pum蛋白可以通过调节基因的表达,进而改变突触的可塑性,帮助记忆的形成。这个研究结果的获得,是通过计算的方法进一步预测,然后再体外进行全方位的测试,最后才在活的果蝇中验证。该研究结果有助于研究人员理解人类大脑中记忆是如何工作的。
生物通报道:突触是神经细胞之间信息传递的微小桥梁。突触连接强度的改变,也就是所谓的可塑性,是记忆形成和学习的关键,可以帮助确定神经信号如何传递。冷泉港一个神经生物学实验室的带头人Josh Dubnau博士在果蝇中研究了学习和记忆功能。他的研究小组以前鉴定出一组果蝇基因,包括Pumilio在内,是记忆形成所需的。在人类中也有这样一个类似的基因,因此在果蝇大脑中研究Pumilio将有助于研究人员理解人类大脑中记忆是如何工作的。
前人的工作已经证明,通过调节在细胞的不同区域制造出多少种不同的蛋白,Pumilio与其它基因一道帮助果蝇胚胎发育成型。Dubnau博士提出假说,该基因在影响记忆的形成时也以类似的方式起作用。
为了深入研究这个设想,Dubnau博士与冷泉港的Michael Zhang博士以及Adrian Krainer博士进行了合作。他请求Zhang博士进行一个复杂的数学分析:已知在突触中有151个活跃的基因,那么哪个基因的表达的蛋白前体最有可能与Pumilio基因表达的Pum蛋白相互作用?得到答案之后,再回到Krainer的实验室证实,Pum与几个蛋白前提相互作用,包括dlg1基因的蛋白产物。在哺乳动物中,有一个类似于dlg1的基因也在突触形成中起作用。
那么在果蝇中又是如何呢?Dubnau博士的实验室进行了最后一步。他们用转基因工程的方法构建了在脑部蕈形体过量表达Pum蛋白的果蝇。蕈形体是记忆存储的位点。接着他们证实,dlg1基因的蛋白产物在这些区域显著地降低。这个观察结果支持如下观点,Pumilio通过选择性地改变单个突触而建立记忆。
这项工作让人非常满意,因为关于Pumilio的原始假设,可以通过计算的方法进一步预测,然后再体外进行全方位的测试,最后才在活的果蝇中验证。Dunnau指出,这种多学科的合作,正是冷泉港历来所擅长之事。(生物通,揭鹰)
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