Co wspólnego mają neurony z genetyką?

neuron, Foto: Wikimedia Commons

Pamięć jest czymś normalnym, naturalnym, bez czego trudno sobie wyobrazić codzienne funkcjonowanie. Jako jedna z funkcji mózgu od dawna wzbudza zainteresowanie badaczy należących do różnych dziedzin nauki. Ostatnio biolodzy z PAN zrobili kolejny krok do wyjaśnienia tego fenomenu. Odkryli bowiem nieznany dotąd mechanizm powstawania śladów pamięciowych.

Neurony stanowią najważniejszą część układu nerwowego – o ważnej roli również dla zapamiętywania. W jaki jednak sposób przechowują one informacje? Według badaczy z Instytutu Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN niektóre informacje są zapamiętywane przez neurony dzięki geometrii. Odkryli, że pobudzenie neuronów prowadzi do trwałych zmian genów, które znajdują się w jądrze komórkowym. Geometryczna modyfikacja budowy jądra wiąże się z przemianami ekspresji genów. Mechanizm ten naukowcy zaobserwowali u szczurów po ataku epileptycznym (epilepsja to choroba plastyczności mózgu). Oznaczono u szczurów geny BDNF i TRKB, które analizowano potem za pomocą mikroskopu konfokalnego. Skonstruowano również specjalny program, który umożliwił złożenie w całościowy obraz przekrojów jąder komórkowych badanych szczurów oraz wyciągnięcie wniosków.

Neurony łączą się w synapsami w złożone sieci. Ślady po bodźcach powodują zmiany kształtu i funkcjonowania synaps, ale aby pozostały ona trwale, potrzebne są również zaobserwowane zmiany w ekspresji genów znajdujących się w jądrach komórkowych neuronów.

Poza tym dotychczas uważano, że procesy epigenetyczne w przypadku neuronów są związane z reakcjami w chromatynie w samej komórce (decyduje to o ekspresji genu, jaki się w neuronie znajduje). Natomiast badacze z PAN stwierdzili, że procesy odpowiedzialne za ekspresję posiadanych genów w neuronach zachodzą również w samym jądrze komórkowym. Geny mogą przyczepiać się lub odczepiać od otoczki jądra komórkowego, a jego specyficzna budowa (przesuwające się chromosomy w ramach domen chromosomowych), która umożliwia stykanie się różnych fragmentów DNA, jest związana z ciągłymi procesami wyciszenia lub ekspresji poszczególnych genów lub ich grup.

Zmiany w jądrach komórkowych neuronów powodowane bodźcami są trwałe i tworzą wyraźny ślad pamięciowy w neuronach, nie zmieniając przy tym samego DNA.

(pj)