방사선과 뇌 유전자 06.10.2015

사람들이 뇌의 정보 기록을 보장하는 분자 과정에 대해 이야기할 때 일반적으로 특정 유전자의 활동이 신경 세포에서 강화된다는 것을 의미합니다. 기억이 형성되는 동안 뉴런 사이에 새로운 연결이 설정되고 새로운 시냅스가 나타나서 추가 신경 사슬이 형성되는 것으로 알려져 있습니다. 이는 기억의 물질적 기초입니다. 시냅스가 나타나려면 특수 단백질이 나타나야하므로 결론은 유전자도 더 적극적으로 작동해야한다고 제안합니다. 이는 수많은 실험으로 확인됩니다.

그러나 반대의 경우도 있을 수 있습니다. 서울대학교의 연구원들은 뇌의 주요 기억 중추 중 하나인 쥐의 해마에서 기억이 기록될 때 유전적 활동이 사라진다는 것을 발견했습니다. 신경과학자들은 동물에서 특정 환경을 두려워하는 습관을 개발했습니다. 쥐가 특별한 우리에 있을 때 충격을 받았습니다. 그런 다음 그녀가 다시 이 새장에 들어갔을 때 아무런 자극 없이 두려움이 저절로 "켜졌습니다". 즉, 암기 및 학습 메커니즘이 작동했습니다.

뇌의 분자 키친에서 무슨 일이 일어나고 있는지 알아내기 위해 동물을 대상으로 해마 세포에 있는 RNA의 집합과 양을 분석했습니다. RNA뿐만 아니라 단백질 합성 기계가 있는 단백질 생산에 관여하는 RNA도 정확히 분석했습니다. , 리보솜, 앉았다. 그리고 쥐가 두려워해야 할 것을 기억한 후에는 분자가 전혀 분석되지 않았지만 "공포 세션" 이후 5, 10, 30분 및 XNUMX시간 후에 분자가 분석되었습니다. 이러한 실험을 통해 분자 변화의 역학을 볼 수 있었습니다.

유전자 활성은 전사와 번역의 두 가지 과정으로 평가할 수 있습니다. 첫 번째 단계, 전사 단계에서 각각 RNA 사본이 DNA에서 제거되고 활성 유전자에서 더 많은 RNA가 합성되고 비활성 유전자에서 덜 합성됩니다. 두 번째 단계인 번역 단계에서 단백질 분자는 RNA에서 합성됩니다. 활성 RNA에서는 더 많은 단백질이 합성되고 비활성 RNA에서는 덜 합성됩니다(즉, 엄밀히 말하면 RNA 활성을 의미합니다). 과학자들은 104개의 유전자를 "잡을" 수 있었고, 이 유전자의 다른 시점에서의 활성은 전사 또는 번역 수준에서 매우 크게 달랐습니다. 처음 10 분 동안 유전자의 새로운 RNA 합성은 동일하게 유지되었으며 어느 정도 변하지 않았습니다 (즉, 전사 강도가 변하지 않음). 이는 번역에 대해 말할 수 없습니다. 즉, 약 RNA에서 단백질 분자의 합성 - 여기에서 변화가 즉시 발생했습니다. (놀라운 일이 아닙니다. 단백질 합성은 변화하는 환경 조건과 세포 요구 사항에 대해 RNA 합성보다 더 빠르게 반응합니다.) 일반적으로 전사는 훈련 세션 후 30분 후에 번역을 따라 잡았습니다.

주요 놀라움은 정확히 어떤 변화로 구성되어 있는지였습니다. 많은 유전자의 활동이 떨어졌습니다. 이미 31분 후, 변화에 의해 영향을 받은 유전자의 절반 이상이 암호화된 단백질 합성 속도가 느려졌습니다. 42분 후 48개 RNA 유형 중 55개 유형이 침묵했고 XNUMX시간 후에 XNUMX개 유형 중 XNUMX개에서 번역이 중단되었습니다. XNUMX분 후에 단백질 합성이 중단된 RNA가 계속 침묵한다는 의미에서 억제가 안정적이었습니다. .

이 연구의 저자들은 이들 유전자의 절반 이상이 알파 에스트로겐 수용체 ESR1이라는 분자에 의존한다는 점에 주목했습니다. ESR1의 수준이 인위적으로 증가했다면, 이는 다른 분자의 역학과 쥐가 두려워해야 할 것을 기억하는 능력 모두에 상응하는 영향을 미쳤습니다. Nrsn1 유전자에서도 유사한 효과가 관찰되었습니다. Nrsn1 유전자의 RNA에 대한 단백질 합성이 자극되면 동물은 더 나쁘게 학습했습니다. 즉, 연구자들은 이상한 분자 효과를 발견했을 뿐만 아니라 인지 변화와도 상관 관계가 있음을 발견했습니다.

기억을 형성하기 위해 상당히 많은 수의 단백질 합성을 꺼야 하는 이유는 지금까지 아무도 모르지만 사실 자체가 너무 놀랍기 때문에 생물학자들은 분명히 생물학의 기능을 알아내기 위해 모든 것을 할 것입니다. 이 유전자를 가능한 한 빨리. 한 버전에 따르면, 그들의 역할은 뇌가 절대적으로 모든 것을 기억하지 못하게 하는 것입니다. 즉, 정보 과부하로부터 우리를 보호하는 퓨즈의 역할을 합니다. 그리고 정말로 무언가를 기억할 필요가 있을 때, 그러한 유전자는 꺼야 합니다.