Onderzoekers weten al lang erkend dat voor het leren en geheugen te laten plaatsvinden, bepaalde genen worden geactiveerd om neuron activiteit te veranderen in de hersenen.
Verstoringen in het normale gen-expressie in deze neuronen kan leiden tot alarmerende gevolgen hebben, zoals epileptische aanvallen en epilepsie. Maar het identificeren en catalogiseren van alle genen die betrokken zijn bij het leren is een moeilijke taak. In de 13e maart kwestie van BMC Neuroscience, Carnegie Mellon University wetenschappers laten zien hoe een innovatieve computationele methode kan een snelle manier om de waarschijnlijke leden van deze lang gewilde set van genen identificeren.
"Het werk zou uiteindelijk kunnen leiden tot de ontwikkeling van geneesmiddelen voor neurologische aandoeningen te behandelen," aldus Alison Barth, assistent-professor van de biologische wetenschappen en een lid van het Centrum voor de neurale basis van Cognition (CNBC). "We verwachten ook dat dit werk een waardevol platform te bieden voor elke onderzoeker om te begrijpen hoe de neuronen te veranderen op moleculair niveau tijdens het leren en de vorming van geheugen."
Als een dier leert en onthoudt, zijn specifieke neuronen in de hersenen geactiveerd. De moleculaire veranderingen die gepaard gaan met het leren alter een neuron de functie, een proces genaamd plasticiteit. Al vele jaren hebben neurowetenschappers bekend dat twee factoren, CREB en zif268, genen die betrokken zijn bij neuronale plasticiteit en leren te activeren. CREB en zif268 zijn transcriptiefactoren, binding aan een cluster van chemische basen vertegenwoordigd in de genetische code als brieven. Eenmaal gebonden, ze reguleren genen die op hun beurt bepalend zijn voor de montage van andere eiwitten die een neuron te veranderen tijdens het geheugen en het leren.
De Carnegie Mellon team creëerde een stap-voor-stap set van instructies voor een computer om de letters van de code die deel uitmaken van het menselijk genoom tot slechts die genen geactiveerd door CREB en zif268 vinden zoeken. Zij specifiek zochten bijna 20.000 genen die vinden dat CREB en zif268 binden. Dit werk, uitgevoerd door Carnegie Mellon undergraduate Andreas Pfenning en begeleid door assistent-hoogleraar Biologische Wetenschappen Russell Schwartz, werd ook uitgevoerd op onze verre zoogdieren verwant, de muis.