記憶的形成被認(rèn)為是突觸強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)變化的結(jié)果。雖然記憶可以存儲(chǔ)很長時(shí)間，但是構(gòu)成突觸的蛋白質(zhì)、脂類會(huì)不斷代謝、死亡和更新?？茖W(xué)家們推測，記憶維持的分子基礎(chǔ)可能依賴于長效蛋白（long-lived proteins，LLPs），但是并不清楚突觸中是否含有這類蛋白。
現(xiàn)在，約翰斯?霍普金斯大學(xué)的科學(xué)家們以小鼠為模型，證實(shí)這一推測是正確的。他們共篩選到164種長效蛋白，其壽命長至數(shù)周、數(shù)月，甚至于數(shù)年。團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、olomon H. Snyder 神經(jīng)科學(xué)部們主任、Kavli神經(jīng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)研究所主任Richard Huganir教授認(rèn)為，這些穩(wěn)定的蛋白質(zhì)很有可能是哺乳動(dòng)物（包括人類）調(diào)控長期記憶、學(xué)習(xí)機(jī)制的一部分分子機(jī)制。
doi.org/10.1073/pnas.1720956115
通常，細(xì)胞內(nèi)多數(shù)蛋白生存期較短，快速的降解、合成有助于減輕毒副作用，從而確保細(xì)胞的正常功能。但是在特定的組織器官中，半衰期長的蛋白質(zhì)有利于維持其穩(wěn)定性，例如晶體蛋白、膠原蛋白、孔內(nèi)的蛋白質(zhì)（通道蛋白）和組蛋白。
“我們知道，突觸的整體結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，至少在老鼠大腦中可以維持一年時(shí)間。” Richard Huganir教授表示，“所以，我們推斷，突觸中一定存在長效蛋白。”
帶著這樣的想法，他們以小鼠為模型，給它們喂食帶有分子示蹤劑的食物。以7周為一個(gè)喂食周期，前7周喂食的是攜帶有“重型”示蹤劑（含有額外中子的氨基酸）的食物，后7周更換為“輕型”示蹤劑（沒有額外中子）。
研究團(tuán)隊(duì)分析了兩組小鼠的腦組織——其中一組是僅僅喂養(yǎng)7周的兩只小鼠，另一組是經(jīng)歷過兩段喂食（14周）的小鼠。另外，他們還將4只小鼠放置于配備有管道、玩具等物件的房間內(nèi)，用于刺激小鼠大腦活動(dòng)，并在每個(gè)周期（7周）對其中兩只進(jìn)行腦組織分析。
Long-term stability of the structure of synapses (magenta) and the expression of neurotransmitter receptors (yellow) at synapses in the brain. Arrows and arrowheads mark the same synapses imaged in live mice over four weeks. Credit: Johns Hopkins Medicine
利用質(zhì)譜儀，研究團(tuán)隊(duì)共分析了突觸中2272個(gè)蛋白質(zhì)的“重/輕”氨基酸的比例?？紤]到長效蛋白傾向于以更快的速度與“重型”示蹤劑結(jié)合，且轉(zhuǎn)換速度較慢，他們共篩選出164種生命周期顯著較長的蛋白質(zhì)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，有一個(gè)長效蛋白屬于RAS信號通路，其余則與細(xì)胞骨架有關(guān)。
研究人員認(rèn)為，突觸蛋白的轉(zhuǎn)換速度比胞質(zhì)蛋白慢，這可能是突觸結(jié)構(gòu)和功能長期穩(wěn)定的基礎(chǔ)。隨著時(shí)間的推移，這些長效蛋白會(huì)逐漸累積，所以下一步他們計(jì)劃通過分析50種最長壽的蛋白，找到蛋白與認(rèn)知能力衰退之間的關(guān)聯(lián)。
責(zé)編：悠然
參考資料：
In mice, long-lasting brain proteins offer clues to how memories last a lifetime
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