Всичките ви спомени се съхраняват от един странен протеин от древен вирус

Как работи паметта? Колкото повече се гмуркаме, толкова повече въпроси се сблъскваме за това как се развива функцията на паметта. Учените направиха ключов пробив с идентифицирането на белтъка на Arc през 1995 г., като наблюдаваха как ролята му в пластичните промени в невроните е от решаващо значение за консолидацията на паметта.

Този протеин вече е голяма работа, но картината на Arc вече е много по-интересна. В проучване, публикувано в четвъртък в списанието клетка, екип от изследователи от Университета в Юта, Университета в Копенхаген в Дания и лабораторията за молекулярна биология на MRC в Кеймбридж, Великобритания, твърдят, че дъгата заема своето място в мозъка в резултат на случайна случайна случайност преди милиони години, Подобно на начина, по който учените казват, че митохондриите в клетките ни са възникнали като бактерии, които клетките на нашите древни предци абсорбират, изглежда, че белтъкът Arc започва като вирус.

Изследователите знаеха, че са намерили нещо, когато са заснели изображение на дъга, която изглеждаше ужасно много като вирусен капсид, изоедричната протеинова обвивка, която капсулира генетичния материал на вируса за доставяне на клетките гостоприемници по време на инфекцията.

„По онова време не знаехме много за молекулярната функция или еволюционната история на Арк“, казва в изявление съавторът на изследването Джейсън Шепърд, асистент по невробиология, анатомия, биохимия и офталмология в Университета на Юта. Шепърд е изучавал Arc в продължение на 15 години. - Честно казано, почти бях загубил интерес към протеина. След като видяхме капсидите, знаехме, че сме намерили нещо интересно.

Основният въпрос, който предизвиква разбирането на невролозите за паметта е, че протеините не издържат много дълго в мозъка, въпреки че спомените траят почти цял живот. За да останат спомените, трябва да има пластични промени, което означава, че невронните структури всъщност трябва да се променят в резултат на консолидацията на паметта.

Това е мястото, където Arc играе. Предишни изследвания върху плъхове показват как Arc прекъсва консолидацията на паметта, което предполага, че Arc е жизненоважен в невроналната пластичност.

Но учените никога не са смятали, че ще се спънат в доказателства, сочещи вирусен произход на Arc, както показват тези нови открития.

Изследователският екип трябваше да провери тази теория, така че те провериха дали Arc действително действа като вирус. Оказва се, че капсулата Arc е капсулирала собствената си RNA. Когато поставят капсулите на дъгата в клетъчна култура на мозъка на мозъка, капсидите прехвърлят своята РНК на мозъчните клетки на мишките - точно както вирусната инфекция.

"Влязохме в този ред изследвания, знаейки, че Arc е специален по много начини, но когато открихме, че Arc е в състояние да посредничи транспорт от клетка към клетка на RNA, ние бяхме натопени", казва водещият автор на изследването, доктор Elissa Пастузин, доктор, в изявление. "Никой друг невирусен протеин, който познаваме, действа по този начин."

Изследователите подозират, че сътрудничеството с вируса-бозайник се е случило някъде между 350 и 400 милиона години, когато ретротранспозон - предшественик на съвременните ретровируси - е получил своята ДНК в четирикрако създание. Те също така подозират, че това се е случило повече от веднъж. Ако са прави, това изследване усложнява картината на еволюцията на живота, каквато я познаваме. Не само, че много мутации се случват случайно, за да ни направят това, което сме днес, но всъщност ние сме заели биология от други клетки и организми, за да стигнем дотук. Днес в нас живее малко от тяхната история.

Анотация: Нейронният ген Arc е от съществено значение за дълготрайното съхранение на информация в мозъка на бозайниците, медиира различни форми на синаптична пластичност и е замесен в неврологични разстройства. Въпреки това, малко се знае за молекулярната функция на Arc и еволюционния произход. Тук ние показваме, че Arc самоорганизира се във вирусоподобни капсиди, които капсулират РНК. Ендогенен Arc протеин се освобождава от неврони в екстрацелуларни везикули, които медиират прехвърлянето на Arc mRNA в нови прицелни клетки, където той може да претърпи зависим от активността превод. Пречистените дъгови капсиди се ендоцитират и са способни да прехвърлят Arc mRNA в цитоплазмата на невроните. Тези резултати показват, че Arc показва подобни молекулярни свойства на ретровирусните Gag протеини. Еволюционният анализ показва, че Arc произлиза от гръбначно семейство от Ty3 / цигански ретротранспозони, които също са предци на ретровирусите. Тези открития показват, че Gag ретроелементи са пренасочени по време на еволюцията, за да опосредстват междуклетъчната комуникация в нервната система.