Sve vaše uspomene čuva jedan čudan protein iz drevnog virusa

Kako funkcionira memorija? Što se još više upuštamo u to, više pitanja nailazimo na to kako je funkcija pamćenja prvi put evoluirala. Znanstvenici su napravili ključni pomak u identifikaciji proteina Arc 1995. godine, promatrajući kako je njegova uloga u plastičnim promjenama u neuronima bila ključna za konsolidaciju memorije.

Ovaj protein je već velika stvar, ali slika Arc-a je postala mnogo zanimljivija. U studiji objavljenoj u četvrtak u časopisu ćelija Tim istraživača sa Sveučilišta u Utahu, Sveučilište u Kopenhagenu u Danskoj i Laboratorij za molekularnu biologiju MRC-a u Cambridgeu, Velika Britanija, tvrde da Arc zauzima svoje mjesto u mozgu kao rezultat slučajnog slučajnog susreta prije nekoliko milijuna godina., Slično onome kako znanstvenici kažu da su mitohondrije u našim stanicama nastale kao bakterije koje su apsorbirale stanice naših drevnih predaka, čini se da je protein Arc počeo kao virus.

Znanstvenici su znali da su naišli na nešto kad su uhvatili sliku Arca koji je izgledao užasno kao virusni kapsid, izoedarski proteinski omotač koji kapsulira genetski materijal virusa za isporuku u stanice domaćina tijekom infekcije.

"U to vrijeme nismo mnogo znali o molekularnoj funkciji ili evolucijskoj povijesti Arca", kaže koautor studije Jason Shepherd, asistent profesora neurobiologije, anatomije, biokemije i oftalmologije na Sveučilištu u Utahu. Shepherd je proučavao Arc 15 godina. - Iskreno, gotovo sam izgubio interes za protein. Nakon što smo vidjeli kapsule, znali smo da smo na nešto zanimljivo.

Glavno pitanje koje izaziva shvaćanje neuroloških znanstvenika u sjećanju jest da proteini ne traju jako dugo u mozgu, iako sjećanja traju gotovo cijeli život. Stoga, da bi sjećanja ostala, moraju postojati plastične promjene, što znači da se neuronske strukture zapravo moraju mijenjati kao rezultat konsolidacije memorije.

Ovo je mjesto gdje Arc dolazi u igru. Prethodna istraživanja na štakorima pokazala su kako Arc ometa konsolidaciju memorije, što sugerira da je Arc vitalan u neuronskoj plastičnosti.

No, znanstvenici nikada nisu mislili da će naići na dokaze koji upućuju na virusno podrijetlo za Arc, kao što ovi novi nalazi sugeriraju.

Istraživački je tim trebao potvrditi ovu teoriju, pa su ispitali da li se Arc zapravo ponaša kao virus. Ispada da je Arc Arcid kapsulirao vlastitu RNA. Kad su stavili Arc kapside u kulturu mišjih moždanih stanica, kapsidi su prenijeli svoju RNA na mišje stanice mozga - baš kao i virusna infekcija.

"Otišli smo u ovu liniju istraživanja znajući da je Arc na mnogo načina poseban, ali kad smo otkrili da je Arc sposoban posredovati prijenos RNK od stanice do stanice, bili smo preplićeni", kaže glavni autor studije, postdoktorski kolega Elissa Pastuzyn, dr. Sc., U izjavi. "Niti jedan drugi nevirusni protein koji znamo djeluje na ovaj način."

Istraživači sumnjaju da se ta suradnja s virusom-sisavcem dogodila negdje između 350 i 400 milijuna godina kada je retrotransposon - predak modernih retrovirusa - dobio svoju DNA u četveronožnom stvorenju. Također sumnjaju da se to dogodilo više puta. Ako su u pravu, ovo istraživanje komplicira sliku evolucije života kakvu poznajemo. Ne samo da su se mnoge mutacije dogodile slučajnom šansom da nas učine onim što smo danas, nego smo zapravo posudili biologiju iz drugih stanica i organizama da bismo došli ovamo. Malo njihove povijesti živi u nama danas.

Sažetak: Arc neurona neurona je neophodan za dugotrajno pohranjivanje informacija u mozgu sisavaca, posreduje u različitim oblicima sinaptičke plastičnosti i uključen je u neurorazvojne poremećaje. Međutim, malo je poznato o molekularnoj funkciji i evolucijskom podrijetlu. Ovdje ćemo pokazati da se Arc samosastavlja u viruse nalik kapsidima koji enkapsuliraju RNA. Endogeni Arc protein se oslobađa iz neurona u ekstracelularnim vezikulama koje posreduju prijenos Arc mRNA u nove ciljne stanice, gdje on može biti podvrgnut translaciji ovisnoj o aktivnosti. Pročišćeni Arc kapsidi su endocitozirani i sposobni su prenijeti Arc mRNA u citoplazmu neurona. Ovi rezultati pokazuju da Arc pokazuje slična molekularna svojstva retrovirusnih Gag proteina. Evolucijska analiza pokazuje da je Arc izveden iz linije kralježnjaka Ty3 / ciganskih retrotransposona, koji su također i preci retrovirusa. Ovi nalazi upućuju na to da su retroaktivnosti Gag tijekom evolucije preusmjerene na posredovanje međustanične komunikacije u živčanom sustavu.