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J Neurosci:科学家们发现关键蛋白的在记忆形成中表观遗传学调控机制

来源:本站原创 2018-09-09 11:20

2018年9月9日 讯 /生物谷BIOON/ --了解记忆的形成可以帮助精神病学,神经学和神经退行性疾病方面的研究,并可能有助于减轻精神疾病中的适应不良记忆。

在记忆重建相关研究中已经有了两个重要的发现。第一个广泛的发现是在记忆重建期间转录与翻译控制的变化(从活化基因形成新蛋白质的过程),该过程发生在与记忆形成有关的大脑区域。第二个广泛的发现是表观遗传机制(已知改变基因活性而不改变其DNA序列的各种分子修饰)在记忆再巩固或强化过程中也以某种方式参与进来。


(图片来源: www.pixabay.com)

现在,UAB的研究人员描述了一种将表观遗传变化与功能联系起来的新机制。在《Journal of Neuroscience》杂志上发表的研究中,他们报告了大鼠脑海马体中几种特殊的表观遗传变化如何控制恐惧记忆重建过程中大脑神经元翻译的下游调节过程。他们该发现该过程通过一种名为Pten的基因起作用。已知PTEN是AKT-mTOR的有效抑制剂,但之前未与记忆的表观遗传控制相关联。

“这些发现对于记忆障碍的治疗至关重要,例如创伤后应激障碍,”UAB神经生物学系副教授Farah D. Lubin博士说。

在由Lubin领导的研究中,研究人员发现,在大鼠在试图寻找恐惧记忆的时候会短暂地增加酶EZH2的水平(EZH2是一种已知将甲基添加到组蛋白中的酶),随着EZH2的增加,研究人员发现组蛋白H3的甲基化增加,特别是在组蛋白H3的27位赖氨酸中会加入三个甲基。 EZH2对组蛋白的三甲基化(称为H3K27me3)现象与PTEN酶水平降低相关。

UAB研究人员接下来使用小干扰RNA或siRNA来敲除基因。通过敲低实验,他们表明H3K27me3和PTEN的水平似乎直接控制AKT-mTOR途径。

敲除海马体中H3K27me3甲基转移酶Ezh2的基因阻止了记忆重建过程中PTEN的减少和AKT-mTOR的激活。但是当Ezh2和Pten基因同时被敲除时,AKT-mTOR通路被激活。

“在本研究中,我们发现H3K27me3调节了在记忆重建过程中mTOR磷酸化所必需的Pten活性抑制现象”Lubin说。 “因此,我们已经确定了一种新的表观遗传途径,这种途径对于在记忆重建过程中调节翻译控制机制至关重要。” (生物谷Bioon.com)

资讯出处:Novel epigenetic control found for critical brain proteins in memory strengthening

原始出处:Timothy J. Jarome et al, EZH2 Methyltransferase Activity Controls Pten Expression and mTOR Signaling during Fear Memory Reconsolidation, The Journal of Neuroscience (2018). DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0538-18.2018 

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