РИА Новости. Американские ученые выяснили, что формирование воспоминаний контролируется хроматином — комплексом нуклеиновых кислот и белков. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Neuroscience.
Когда мозг формирует память, детали событий кодируют цепочки нейронов, называемые клетками энграммы. При вспоминании эти клетки активируются. Однако молекулярный механизм этого процесса был неизвестен. Нейробиологи из Массачусетского технологического института (MIT) обнаружили, что кодирование воспоминаний в клетках энграммы контролируется масштабной структурной перестройкой белков и ДНК, составляющих хроматин клеток. Это ремоделирование позволяет конкретным генам, участвующим в хранении воспоминаний, становиться более активными. Ученые выяснили, что в процессе получения нового опыта и в последующие несколько дней меняется структура хроматина. Это заставляет работать клетки, ответственные за формирование памяти. “Это первая статья, которая действительно раскрывает загадочный процесс активации различных волн генов и эпигенетический механизм, лежащий в основе этих волн экспрессии”, — приводятся в пресс-релизе MIT слова руководителя исследования Ли-Хуэй Цая (Li-Huei Tsai), директора Института обучения и памяти Пикауэра. Клетки энграммы находятся в гиппокампе, а также в других частях мозга. Известно, что эти клетки образуют сети, которые связаны с памятью, и эти сети активируются при конкретных воспоминаниях.
Исследователи использовали модифицированных лабораторных мышей, клетки гиппокампа которых пометили желтым флуоресцентным белком.
В конкретном месте камеры животных толкали до тех пор, пока они не запомнили, где безопасно, а где нет. Через пять дней эксперимент повторили, отслеживая, какие молекулярные процессы сопровождают активацию воспоминаний.Авторы обнаружили, что многие участки ДНК подвергаются модификации хроматина. В этих областях хроматин становится более рыхлым, а ДНК — более доступной. К удивлению исследователей, оказалось, что почти все эти области находятся на участках ДНК, где гены не обнаружены. Эти области содержат некодирующие последовательности, называемые энхансерами, которые взаимодействуют с генами, чтобы помочь им включиться. Через пять дней, когда произошло закрепление воспоминаний, трехмерная структура хроматина изменилась, приблизив энхансеры к целевым генам, и их экспрессия повысилась. Когда мышей снова помести в камеру, где их опять толкали, реактивируя негативные воспоминания, в клетках энграмма грызунов ученые отметили уже более сильные взаимодействия энхансеров с генами-мишенями. “Формирование и сохранение памяти — это очень деликатное и скоординированное событие, которое длится часы и дни, а может и месяцы, мы не знаем наверняка, — говорит первый автор статьи Асаф Марко (Asaf Marco). — Во время этого процесса происходит несколько волн экспрессии генов и синтеза белка, которые делают связи между нейронами сильнее и активнее”. Авторы установили, что эти волны контролируются эпигеномными модификациями, которые представляют собой химические изменения хроматина, определяющие доступность конкретных генов. Исследователи также обнаружили, что при этом дендриты нейронов — разветвленные отростки, которые получают информацию от других нейронов — развивают больше шипов, что дает дополнительные доказательства того, что их связи укрепляются.