Mozek neustále zpracovává nové a nové informace, které následně uchovává ve formě vzpomínek. Toto „ukládání“ se děje díky tvorbě nových spojení mezi neurony. Přesný mechanismus stojící za tímto dějem nicméně stále není znám. Je ale jisté, že se ho bude účastnit množství genů, signalizačních molekul nebo například mašinerie pro výstavbu proteinového lešení, které buňce udává její tvar.

Nová studie vypracovaná vědci ze Scripps Research Institute a z Max Planck Florida Institute for Neuroscience objasnila funkci jedné ze signalizačních molekul nesoucí název ADEPTR. Jedná se o tzv. dlouhou nekódující RNA.

Dlouhá nekódující RNA (zkráceně lncRNA – z anglického long noncoding RNA) je typ RNA molekuly, která není překládána do podoby proteinu, a zároveň jejíž délka přesahuje 200 nukleotidů (základní stavební kameny RNA). V každé naší buňce jsou přítomny tisíce takových molekul. Jejich funkce však ve většině případů není známa, mohou se například podílet na regulaci genů.

Práce byla publikována v časopisu Science Advances.

Za využití několika technik, včetně pokročilých technik světelné mikroskopie, vědci sledovali, jak se molekula ADEPTR formuje, jak cestuje po buňce, jak se hromadí v místě neuronových spojů, a také jak aktivuje řadu buněčných proteinů. Pohyb této molekuly je umožněn díky specializovanému proteinovému komplexu, který se označuje jako molekulární motor. Molekulární motor se napojí na molekulu lncRNA a poté „kráčí“ po proteinovém lešení, čímž dopraví ADEPTR na požadované místo v buňce.

„Bylo velkým překvapením pozorovat, jak se lncRNA ADEPTR pohybuje z jádra směrem do periferií buňky – do oblasti mezibuněčných spojů,“ popisuje Eddie Grinman, první autor studie. Dlouhé nekódující RNA se totiž obvykle nepohybují volně po buňce, ale zůstávají v jádře, kde se pravděpodobně účastní regulace genů.

Vědci svůj výzkum prováděli s částí mozku zvanou hipokampus, ve které sídlí centrum učení, vzpomínek a emocí. Za pomoci farmakologických aktivátorů signalizace související s učením vědci stimulovali myší hipokampální neurony, což vedlo k rychlému naprodukování molekuly ADEPTR a následně k jejímu transportu do výběžků buňky. Zde lncRNA interaguje s proteiny zvanými spectrin 1 a ankyrin B, které se podílejí na tvorbě nových mezibuněčných spojů.

„Tyto poznatky nám dávají nový pohled na komplexitu vzniku nových mezibuněčných spojů a na jejich plasticitu,“ říká Sathyanarayanan Puthanveettil, spoluautor studie. „Výskyt dlouhé nekódující RNA v oblasti spojů je důležitou složkou regulace adaptivní neuronální funkce.“

Studie amerických vědců tak pomohla odhalit jeden z nejzákladnějších procesů stojících za schopností učit se a utvářet si vzpomínky, což je jednou z adaptací na rychle se měnící okolní prostředí.

„Neurální plasticita je to, co nám dovoluje se učit, odpovídat na podněty okolí a uchovávat si vzpomínky,“ vysvětluje Puthanveettil. „Určitě toho je ale ještě spousta, co se učit o tomto základním biologickém procesu, který je tak úchvatně komplexní,“ dodává. Problematice se vědci plánují v budoucnu dále věnovat.

Originální publikace: https://advances.sciencemag.org/content/7/16/eabf0605.full?_ga=2.74615634.11615071.1618936040-713357768.1599236246

Zdroj: News-Medical, zdroj titulního obrázku: Jack Moreh, Stockvault