Les protéines stables dans le cerveau offrent des indices à la mémoire à long terme et apprendre chez les souris

Dans l'espace minuscule de cerveau où deux cellules nerveuses se réunissent, les signes chimiques et électriques font la navette dans les deux sens, un système de messagerie qui baisse et entre dans ces espaces synaptiques, parfois des voies que les scientifiques croient l'aide et encouragent apprendre et mémoire. Mais parce que la plupart des protéines trouvées dans ces synapses meurent et se remplacent tellement rapidement, les scientifiques ont eu une difficulté coincer comment les synapses sont assez stables pour expliquer le genre d'apprendre et de mémoire qui dure une vie.

Maintenant, les neurologistes de Johns Hopkins enregistrent la réussite en employant des études de grande puissance des protéines et de l'analyse chimique de pointe pour découvrir 164 protéines dans des synapses chez les souris qui survivent aux protéines voisines par des semaines et des mois. Ces protéines stables, elles indiquent, peuvent faire partie des machines moléculaires qui régissent la mémoire à long terme et apprendre ; aussi bien que la perte de mémoire ; dans tous les mammifères, y compris des êtres humains. Un résumé de leurs expériences est publié la semaine du 2 avril dans les démarches de l'académie nationale des sciences.

« Nous avons su que la structure générale des synapses tend à être très stable, durant au moins une année dans les cerveaux des rats, » dit Richard Huganir, Ph.D., professeur et directeur du Solomon H. Snyder Department de la neurologie et directeur du Discovery Institute de neurologie de Kavli à l'École de Médecine d'Université John Hopkins.

Son équipe a également su des protéines durables telles que le crystallin, qui compose la lentille de l'oeil, et le collagène, a trouvé en tissu conjonctif. Les protéines dans les pores nucléaires, le transport perce un tunnel dans et hors d'un noyau des cellules, et les histones, un genre de « boisseau » des vents de cet ADN autour, sont également très stables.

« Ainsi, nous avons raisonné, il doit y avoir des protéines dans ces synapses qui sont durables, aussi, et nous croyons que nous les avons trouvées beaucoup de. »

Pour faire ainsi, Huganir et ses collègues ont concentré sur des souris de Groupe des Huit multipliées dans le laboratoire et alimentées avec la bouffe qui a contenu un traceur moléculaire capable glom sur les animaux les protéines.

Le traceur était un composé organique appelé un acide aminé, les synthons de protéines. Mais ces acides aminés ont contenu les neutrons supplémentaires, qui rendraient la protéine « plus lourde » une fois analysés par un spectromètre de masse, un dispositif qui mesure la masse et la charge des molécules.

Les souris ont mangé de la nourriture avec des acides aminés « lourds » pendant sept semaines. Au cours de cette période, les protéines durables ont tendu à comporter le traceur lourd à un régime plus lent que des protéines plus de courte durée.

Alors les souris ont reçu encore pendant sept semaines de nourriture qui ont contenu des acides aminés de la « lumière » manquant du proton supplémentaire. Le renouvellement longévital de protéines moins fréquemment, et suspendent ainsi en circuit au traceur lourd.

Les scientifiques ont alors analysé le tissu cérébral de deux des souris après les sept premières semaines et de deux souris supplémentaires après encore sept semaines. Ils ont également mis quatre des souris dans de plus grandes cages avec des tubes, des talons et d'autres objectifs pour stimuler leur activité cérébrale et ont analysé le tissu cérébral de deux d'entre eux après chaque période de sept semaines.

Utilisant un spectromètre de masse, les scientifiques ont enregistré le rapport de lourd aux acides aminés normaux sur 2.272 protéines situées dans des synapses. Les protéines longévitales ont maintenu plus que la moitié des acides aminés lourds au cours de la première période de sept semaines.

La plupart des protéines étaient de courte durée, durant un jour ou deux, indique Huganir. Mais, les scientifiques ont trouvé 164 protéines qui ont duré beaucoup plus longtemps ; jusqu'à plusieurs semaines ou mois. Certains sont estimés durent pendant des années.

Fonctionnant avec Akhilesh Pandey, M.D., Ph.D., à l'institut de Johns Hopkins McKusick/Nathans du médicament génétique, l'équipe de recherche ensuite a isolé et a recensé les protéines durables. L'une d'entre elles appartient à la voie de signalisation de RAS, et d'autres sont jointes avec l'échafaudage cellulaire.

Huganir et son équipe continuent à étudier 50 des protéines les plus longévitales parmi le groupe, certains dont sont estimés durent pendant des années. En tant que ces « vieilles » protéines peut accumuler les dégâts au fil du temps, il dit que son équipe recherchera également tous les liens entre les protéines et le déclin cognitif relatif à l'âge humain.