Kan detta protein innehålla nyckeln till minnet?
Forskare har identifierat ett protein som spelar en avgörande roll för om vi behåller eller kasserar minnen. I framtiden kanske vi kan använda denna kunskap för att utveckla bättre läkemedel för minnesförlust, säger de.
Frågan om minnesförlust motiverar forskare att försöka bättre förstå hjärnans funktion, hur minnen konsolideras och hur och varför vi förlorar dem.
Eftersom vi kan behålla våra minnen gör det möjligt för oss att upprätthålla en känsla av självkänsla och orientering i världen, att förstå hur man kan förhindra kronisk minnesförlust är en topprioritet inom neurovetenskapen.
Nyligen undersökte ett team av forskare från University of Toronto Mississauga i Ontario, Kanada - i samarbete med kollegor från USA och Storbritannien - rollen av ett visst protein i bildandet av minnen.
Seniorforskaren Iva Zovkic och hennes team genomförde sin studie på möss och fokuserade specifikt på ett protein som heter H2A.Z. Denna typ av protein kallas histon, och det binder till DNA, vilket hjälper det att hålla sin struktur i cellerna.
Deras resultat publicerades i tidskriften Cellrapporter.
H2A.Z och minnesbildning
Zovkic och teamet arbetade med både unga och äldre möss för att förstå hur H2A.Z-proteinet var involverat i minnesbildning och undertryckande.
Som en del av deras experiment placerade forskarna mössen i en ny låda för att tvinga dem att bekanta sig med en konstig miljö. För att kunna testa hur proteinet fungerade i minnesbildningen exponerades djuren för en negativ stimulans när de var i lådan.
På detta sätt bildade mössen en koppling mellan den nya miljön och den dåliga upplevelsen som de hade utsatts för. Andra gången forskarna placerade dem i lådan vägrade de nu försiktiga mössen att röra sig och utforska, som de normalt skulle ha gjort.
En halvtimme efter att mössen hade exponerats för den negativa stimulansen, bedömde Zovkic och kollegor djurens hjärna för eventuella förändringar i hur H2A.Z band till DNA.
De avslöjade att rädsla för unga möss var förknippad med en "överväldigande" minskning av H2A.Z- och DNA-bindningar på 3 048 platser på generna som proteinerna normalt binder till, samt en ökning av bindningar på endast 25 platser.
Detsamma gällde för de äldre mössen, som upplevde en minskning av obligationerna på 2 901 platser och en ökning endast på 9 platser i efterdyningarna av skräckträning.
Detta, förklarar forskarna, innebär att bortkastning av H2A.Z (färre bindningar mellan proteinet och DNA) är förknippat med minnesbildning, vilket gör att mössen kan komma ihåg sin negativa upplevelse.
"Vi har tusentals upplevelser varje dag, men vi kommer bara ihåg saker som på något sätt är viktiga för oss", konstaterar Zovkic.
"Detta experiment," fortsätter hon, "använde en mycket enkel inlärningsupplevelse för att illustrera att H2A.Z tydligen tjänar till att undertrycka minne, och borttagandet av detta protein verkar [...] tillåta långvariga minnen att bildas."
Ett nytt terapeutiskt mål?
Forskarna observerade också att nivåerna av H2A.Z var beroende av djurens ålder. Således hittades proteinet vid högre nivåer i de åldrade mössens hippocampi, vilket är en region i hjärnan som är starkt associerad med minnesbildning.
Baserat på dessa observationer drog Zovkic och hennes team slutsatsen att ju högre nivåer av H2A.Z, desto mer sannolikt är det att minnesbildning och retention hindras. Därför, om framsteg i ålder korrelerar med fler H2A.Z-obligationer, kan det förklara åldersrelaterat minnesförlust.
“Att identifiera H2A.Z som ett unikt protein som är involverat i minnet och ökar med åldrandet kan vara en stor sak för att skapa genetiska eller farmaceutiska terapier för åldersrelaterad kognitiv nedgång och demens. H2A.Z är ett relativt specifikt terapeutiskt mål. ”
Iva Zovkic
Nästa steg härifrån, säger forskarna, kommer att vara att testa sin teori på mycket gamla möss. Om deras idéer bekräftas av ytterligare studier planerar forskarna att gå vidare och studera effekterna av H2A.Z hos människor, vars kroppar också producerar detta protein.
Zovkic och teamets yttersta hopp är att deras forskning så småningom kommer att leda till bättre terapier för att förebygga och bekämpa åldersrelaterat minnesförlust.
"Vi försöker alltid hitta molekylära baser för minne, och att upptäcka hur gener relaterade till minne slås på och av är ett steg i positiv riktning", avslutar Zovkic.
