एफया स्मृति को लंबे समय तक समेकित करने के लिए, न्यूरॉन्स को जोड़ने वाले विशिष्ट सिनैप्स को मजबूत किया जाना चाहिए, जिसके लिए कुछ प्रोटीनों की उपस्थिति की आवश्यकता होती है। फिर भी, इनमें से कुछ प्रोटीन और उनके mRNAs का आधा जीवन छोटा होता है। उच्च अस्थायी और स्थानिक रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने इस विरोधाभास को इन मेमोरी से जुड़े अणुओं में से एक के लिए हल किया है। उनका अध्ययन, हाल ही में प्रकाशित हुआ न्यूरॉनरिपोर्ट करता है कि माउस कोशिकाओं और मस्तिष्क के ऊतकों में एक एकल उत्तेजना समय के साथ प्रतिलेखन और अनुवाद चक्रों की एक श्रृंखला को ट्रिगर करती है, जो लंबे समय तक चलने वाली यादों के निर्माण को बढ़ावा देती है।1
स्टोनी ब्रूक विश्वविद्यालय के न्यूरोसाइंटिस्ट ने कहा, “इस क्षेत्र में यह लंबे समय से चली आ रही हठधर्मिता है कि स्मृति समेकन के लिए प्रोटीन संश्लेषण एक आवश्यक आणविक सब्सट्रेट है।” प्रेरणा श्रेष्ठजिन्होंने इस अध्ययन में भाग नहीं लिया।
कुछ समय पहले तक, शोधकर्ताओं के पास उप-कोशिकीय डिब्बों में वास्तविक समय में होने वाले स्थानिक-अस्थायी रूप से हल किए गए प्रोटीन संश्लेषण का अध्ययन करने के लिए उपकरणों की कमी थी। [This work] क्रांतिकारी उच्च-रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग टूल के साथ हम क्या कर सकते हैं इसका एक सुंदर उदाहरण प्रदान करता है,” उसने कहा।
स्मृति निर्माण के दौरान सिनैप्टिक रीमॉडेलिंग के लिए आवश्यक जीनों में गतिविधि-विनियमित साइटोस्केलेटल संबद्ध है (आर्क) जीन, जिनके mRNA और प्रोटीन का आधा जीवन लगभग एक घंटे का होता है। इस अध्ययन के लिए प्राथमिक प्रेरणाओं में से एक यह है कि ये अणु घंटों या दिनों के पैमाने पर परिवर्तन कैसे उत्पन्न करते हैं, इस पर विचार करना सुलगना दासअल्बर्ट आइंस्टीन कॉलेज ऑफ मेडिसिन में एक आरएनए जीवविज्ञानी और न्यूरोसाइंटिस्ट और इस काम के सह-लेखक हैं।
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दास की टीम ने सभी चरणों की कल्पना करके, जन्म से एमआरएनए पर नज़र रखने, वे कहाँ जाते हैं और कहाँ स्थानीयकृत होते हैं, यह देखते हुए कि वे प्रोटीन में कब अनुवादित होते हैं, और यह निर्धारित करते हुए कि प्रोटीन कितने समय तक सिनैप्स में रहते हैं, इस सवाल का सामना किया। इसके लिए टीम ने फ्लोरोसेंटली टैग किया आर्क सुसंस्कृत माउस हिप्पोकैम्पस न्यूरॉन्स और माउस मस्तिष्क ऊतक दोनों में एक प्रारंभिक रासायनिक या ऑप्टोजेनेटिक उत्तेजना के बाद व्यक्तिगत मस्तिष्क कोशिकाओं के भीतर कई घंटों तक जीन और अपने mRNAs और प्रोटीन की यात्रा का पालन किया।
इन अणुओं की बारीकी से जासूसी करके, दास और उनके सहयोगियों ने पाया कि एक प्रारंभिक उत्तेजना के परिणामस्वरूप प्रतिलेखन के चक्रों की एक श्रृंखला बन गई। पहले वाले को उत्तेजना द्वारा शुरू किया गया था, लेकिन बाद के लोगों को स्वयं अनुवादित आर्क प्रोटीन द्वारा प्रेरित किया गया था, जो एक सकारात्मक प्रतिक्रिया पाश के अस्तित्व का सुझाव देता है।
दूसरे ट्रांसक्रिप्शन चक्र के दौरान उत्पादित mRNAs पहले चक्र के अनुवादित प्रोटीनों द्वारा आबाद डेंड्रिटिक क्षेत्रों में चले जाते हैं, जिससे स्थानीय अनुवाद और प्रोटीन हब का निर्माण होता है। दास ने समझाया, “इस तरह आप एक ही स्थान पर बहुत सारे प्रोटीन का निर्माण कर सकते हैं,” और यह महत्वपूर्ण है क्योंकि यह तंत्र विशिष्टता देता है कि लंबी अवधि के सूचना भंडारण के लिए कौन से सिनैप्स को स्थिर किया जा रहा है।
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हालांकि यह परीक्षण किया जाना बाकी है, यह बहुत संभावना है कि यह तंत्र मनुष्यों में भी होता है, श्रेष्ठ ने कहा। उदाहरण के लिए, आर्क मनुष्यों में व्यक्त किया गया है और यह न्यूरोलॉजिकल विकारों में फंसा हुआ है, जैसे अल्जाइमर रोग और एंजेलमैन सिंड्रोमजिसमें मोटर डिसफंक्शन और गंभीर बौद्धिक अक्षमता शामिल है।2,3 इस तरह की बीमारियों के लिए चिकित्सीय हस्तक्षेप में अनुवाद करने के लिए अभी भी एक लंबा रास्ता तय करना है, उसने चेतावनी दी, अभी के लिए, ये निष्कर्ष “स्मृति समेकन कैसे काम करता है और अंतर्निहित आणविक सब्सट्रेट की समझ की जबरदस्त मात्रा प्रदान करता है।”
संदर्भ
- दास एस, लिटुमा पीजे, कैस्टिलो पीई, सिंगर आरएच। लंबी अवधि की स्मृति के लिए आवश्यक अल्पकालिक प्रोटीन के रखरखाव में प्रतिलेखन और स्थानीय अनुवाद के चक्र शामिल होते हैं। न्यूरॉन. ऑनलाइन 2023 प्रकाशित। doi:10.1016/j.neuron.2023.04.005
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