内存病毒

自1995年发现以来,一种叫做弧的蛋白质逐渐揭示长期秘密记忆是如何工作的,但到2013年,杰森牧羊人的有点无聊。他从事电弧自他2001年本科阶段的学习。到了2013年,他创立了他目前的犹他大学的实验室,我们,他认为“我们算出它的大多数。但在五年内牧羊人的团队发表他所谓的“完全出乎意料”发现版本的弧,像我们这样的哺乳动物。同时,维维安Budnik集团马萨诸塞州大学的我们,发表类似的发现弧的版本中发现苍蝇。早些时候发现了一个建议,数百万年前,复杂生命形式找到了一种方法使用一个现代逆转录病毒像艾滋病毒的祖先帮助我们思考。

2018年,两支球队表明电弧本身可以形成类似于病毒的衣壳壳,和在细胞间传递RNA基因信息。这可怕的想法惊讶的科学家因为他们没有一个完整的弧形结构的照片,和仍然不哺乳动物版本。“结构可以给你一个线索,”牧羊人告诉必威体育 红利账户。哪些部分是伸出的衣壳可以确定货物。”

因为Budnik和牧羊人的团队揭示电弧的病毒样性质的程度,研究人员透露更多关于它的结构和功能。有些人试图最后确定一个完整的三维图像。其他人同时正在进一步阐明弧如何帮助我们当它不是在衣壳形式储存记忆。牧羊人的团队正在准备实验动物会显示弧的衣壳结构是否影响记忆。Budnik集团是狩猎其他capsid-forming蛋白质复杂的生命形式。在所有这些研究方向,电的发现有望揭示更多关于病毒样蛋白质使我们我们是什么。

这些是弧的最新步骤的进展到如何学习的主要思想,称为突触可塑性和记忆假说。突触是两个大脑的大约850亿个神经元。电子信号可以通过第一个神经元进来,因为它释放的化学信号,如谷氨酸神经递质,突触。第二个神经元突触的另一边来检测受体的信号。根据第二神经元发生了什么,它可能会发送自己的电信号。是否第二神经元火灾可以改变突触,可变性称为可塑性。

如果第二个神经元火灾后第一个神经元,它可能获得谷氨酸受体,使其更有可能第二个神经元将火当第一个在未来。科学家称之为加强,或长期势差现象(LTP)。如果第二个神经元不火后第一个,那么一些谷氨酸受体可能被删除,下次发射后第一个神经元较少。称为削弱,或长期抑郁(有限公司)。‪Haruhiko鱼毒木在日本东京大学的调用的数量对谷氨酸受体敏感神经突触的货币。当这些变化持续下去,一个生物体的神经元会再次火一样也有类似的思维过程。不断发生,规模庞大,这个过程是如何形成的核心部分记忆。

适者生存的记忆

在1990年代,鱼毒木展示了转录因子称为打开机械用于制造蛋白质分子遗传指令帮助突触变化持续下去。鱼毒木和其他科学家想要找出哪些基因被阅读的转录机器。弧是一个更有意思的问题,鱼毒木回忆说,因为它存在于突触和大量被转录。

最强的生存,你需要删除最弱

形成长期记忆,科学家认为,突触标记的方式,让他们收集和使用附近的蛋白质在LTP和有限公司研究人员称之为突触标记和捕获(STC)。出人意料地,什么弧几乎是相反的,鱼毒木的团队的工作显示了。而不是涉及至少一个神经元的突触,活跃的标记,在这种情况下完全不活跃的突触标记。电弧然后帮助削弱他们的连接,因此当一个神经元受到刺激时,它的邻居是不太可能的。说这是适者生存,鱼毒木。最强的为了生存,你需要删除最弱。

电弧延伸的重要性,包括进入关键时期的许多生物的生命。与牧羊人的团队合作和其他2017年,比妥树帮助说明弧基因表达在更高的蛋白质含量比老的年轻的老鼠。缝合的永久闭着眼睛在关键时期恶化在眼睛通过有限公司增加电弧水平延长小鼠的关键时期,实际上增加可塑性在成熟的老鼠,重新开放他们的关键时期。然而到目前为止,研究人员并不完全理解的精确生化涉及细节。

这是一个问题,克莱夫Bramham的团队在挪威卑尔根大学的现在试图解决。像鱼毒木,卑尔根的研究人员来到电弧在调查大脑蛋白质转录机器。2002年,研究小组发现弧合成被BDNF打开,这刺激分子。从那时起,他们已经研究了电弧的分子功能,使用显微镜和x光散射技术。他们发现,细胞内弧与谷氨酸受体结合。当它这样做时,它与其他蛋白质锚竞争受体的突触。突触的弧时,它将能够驱逐受体,“Bramham解释道。受体是自由移动的细胞膜或拉通过内吞作用进入细胞。

建立对衣壳

这仅仅是一个弧形的各种角色。许多实验室已经证明这是一个灵活的蛋白质,可以作为一个互动的中心,结合许多不同的分子。它通过参与具体效应蛋白质调解可塑性,“Bramham说。科学家知道即使在2018衣壳发现单弧链有自己的角色,或可以抓住其他链,形成对和四组。否则不清楚大多数这样的功能是如何在分子水平上运作。

弧两部分,帮助它采取各种形式,在突触加强和削弱扮演的角色。c端域是合理的研究,看起来像艾滋病毒逆转录病毒的衣壳蛋白。哺乳动物的形式有一个的好,多汁,制药,疏水结合口袋的,不存在根据Bramham飞或病毒的形式。发现这个口袋保罗沃雷约翰霍普金斯大学的实验室提供了一个大弧如何调节细胞内信号分子线索和可塑性,“Bramham说。口袋里的结构有助于展示如何结合不同的合作伙伴,作为中心。也许有一天可以设计药物来增强或块相互作用,他说。然而,它仍然是重要的更了解如何绑定很多不同的分子。

另一部分,n端结构域(元),电弧链如何联系在一起的关键是建立更大的结构。利用全内反射显微镜,Bramham的团队可以看到电弧分子组装多少在任何一个时间。表明,RNA触发电弧的组装成capsid-sized结构,通过一小段弧被忽视的热带病,电弧需要绑定本身和形成衣壳。虽然我们没有晶体结构对整个被忽视的热带病,我们获得的晶体结构,调节自我约束外,“Bramham说。

Budnik的团队来到弧衣壳在研究突触可塑性果蝇果蝇,以及细胞的突触坐标。他们发现,微小的球体的主要是脂肪和蛋白质称为细胞外帮助突触囊泡是重要的发展。细胞外跨突触囊泡可以运输RNA, Budnik解释道。他们可以改变其他细胞的基因功能,”她说。两个版本的弧RNA和蛋白质果蝇在这些囊泡是最常见的货物,她的团队发现。

当时,Budnik的同事特拉维斯·汤普森刚刚加入了她的团队。他是一个专家在生物通路包括反转位子活动,基因复制和重新将自己插入他们的主人的遗传密码。使用逆转录他们这么做,将他们的RNA与宿主的基因组DNA和整合,并能形成衣壳。这是相同的逆转录病毒像艾滋病毒使用的技巧。有些人认为从反转位子活动逆转录病毒进化,Budnik笔记。他们发展,获得这些信封蛋白质,让他们出来细胞和其他细胞的感染。”这样的基因占超过一半的人类基因组,所以经常被作为垃圾DNA,她补充道。

图表的详细地图

汤普森发现弧的氨基酸看起来就像那些逆转录转座子逆转录病毒的衣壳地区。科学家们注意到过,但从未为什么会是这样,Budnik说。所以我们问“我们能形成一个衣壳吗?”她回忆道。她的团队由蛋白质编码基因序列的细菌,并使衣壳,他们通过电子显微镜可以看到。衣壳还含有RNA,其中一些编码的弧。然后他们继续孤立弧衣壳从细胞外囊泡。出版这些发现之前,Budnik看到牧羊人会议上展示他的类似的结果。这是非常有趣的,因为我们已经开始从一个角度看,没有任何沟通,他从生物化学的角度来看,发现同样的事情,”她说。所以我们决定在这一点上并行发送我们的论文。

目前麻省团队的注意力已经转向另一个逆转录转座子基因有重要的工作,Copia。这打开了这个想法,也许这些事情变得驯化为细胞在许多不同的方式,”她说。他们已经经过数十亿年的进化,是如此完美,你在不同的上下文中使用它们。”

西蒙Erlendsson和约翰·布里格斯在剑桥大学分子生物学实验室,英国最近进化历史的解释到。很明显,弧组装成衣壳,Erlendsson和布里格斯与牧羊人的结构和功能及其viral-like衣壳。的苍蝇,我们知道自己全身蛋白质的结构和蛋白质的结构形式viral-like衣壳,“Erlendsson说。衣壳包含240个人的副本弧蛋白质。”

LMB实验室的研究人员也有哺乳动物的3 d结构c端域从结晶学和核磁共振。它包含大约一半的弧的大约400个氨基酸残基。然而,我们仍缺少详细的分子的哺乳动物弧衣壳,地图的Erlendsson承认。“弧可以绑定RNA、DNA、脂质、其他蛋白质和本身。它使不同的复合物结合一个或另一个或全部。虽然这很有道理从生物学的角度,这让他们很难处理。”

衣壳的挑战

弧基因可能是引入我们的基因组2.5亿多年前,Erlendsson解释说,这使得它很难确切地知道如何得到它的。然而,这是明显的从我们的弧蛋白质衣壳的结构非常类似于长末端重复反转位子活动,如Ty3、逆转录病毒,如艾滋病毒,”他说。一个假设是,失败删除或弧基因沉默导致驯化的基因。”这意味着我们有特制弧到执行其他功能在我们的大脑与记忆和学习。的可能性retroviral-like信号可以参与最宝贵的大脑的功能之一是“只是惊人的”,Erlendsson说。

Erlendsson十分谨慎的想法,这些知识可能会导致药物,然而。”目前,很难预测药物如何中和弧的影响会影响到生理——相同的绑定口袋结合许多不同的配体,”他说。弧的药理学的兴趣主要是由于形成viral-like衣壳是能力。弧衣壳可用于运输货物在大脑中以同样的方式,他们运输和保护自己的遗传物质。

我们仍然缺少一个详细的分子哺乳动物弧衣壳的地图

牧羊人认为电弧可能治疗潜力的重新开张临界塑性。你可以使用它在创伤性脑损伤或中风后的复苏,”他解释说。”,我们试图找出如果这衣壳细胞间信号参与阿尔茨海默氏症”。

以及完全理解哺乳动物弧的3 d结构,牧羊人想知道何时何地衣壳。这是很困难的,因为它们可能不是很多,在任何给定的时间,因为你需要大量的蛋白质。部分挑战是每个衣壳可能只包含四个RNA分子,这是远远不够让另一个所需的蛋白质衣壳。

牧羊人的下一步是做动物实验充分探讨衣壳的结构决定了它的功能。我们所做的实验培养神经元;真正的问题是要在大脑,”他说。牧羊人和他的同事们已经接近完成的发展中所需的实验系统。但是他警告说,他们可能会发现,只是简单的弧系统参与记忆,不是衣壳组成。如果涉及到衣壳,它开辟了很多新的思考途径信息是如何存储的,牧羊人说。但直到我们表明,一切都不一样了。”

是否我们的突触经常在病毒样包直接传递信息,弧揭示了生物化学使我们我们的新方法。我们现在知道它古老的病毒的起源并不是唯一的,Budnik,汤普森和他的同事们将很快发布的一项研究显示动物如何利用其他capsid-forming反转位子活动。每一个新例子会给研究人员结构和功能破解谜团。也许他们也会像弧分子如何帮助揭示更多奇迹让思想贯穿我们的大脑。

安迪Extance在埃克塞特是一个基于科学作家,英国