РНК допомогла пересадити пам'ять від одного равлика до іншого

Американські дослідники показали, що ін'єкція екстракту РНК з нервових вузлів навченого равлика аплізії в нервову систему ненавченого равлика індукує ефект навчання у другої особини. Іншими словами, пересадка РНК посприяла пересадці пам'яті про формування захисного рефлексу. Таким чином вчені підтвердили гіпотезу про роль епігенетичних змін у процесі формування довготривалої пам'яті у молюсків. Робота опублікована в журналі з відкритим доступом, а з коментарями дослідників можна ознайомитися в прес-релізі університету Каліфорнії в Лос-Анджелесі.

Згідно з поширеною гіпотезою, формування довготривалої пам'яті відбувається завдяки посиленню синаптичних зв'язків між нейронами, яке відбувається за рахунок збільшення кількості викидаються нейромедіаторів, а також за рахунок збільшення кількості синаптичних контактів. Однак останнім часом молекулярні дослідження формування пам'яті віддають значну роль у цьому процесі некодуючим РНК, які індукують епігенетичні зміни в самих нейронах. Епігенетична регуляція передбачає зворотну зміну експресії генів, яка може досягатися, наприклад, за рахунок хімічної модифікації ДНК.

Один з найпопулярніших об'єктів для вивчення формування пам'яті у нейробіологів - це морський молюск аплізію (). Нервова система цього молюска складається всього з декількох тисяч великих нейронів, що дозволяє легко їх ізолювати. Одне з явищ, що відображають формування довготривалого рефлексу - сенситизація молюска у відповідь на дратівливий стимул. У процесі навчання тварину змушують втягувати сифон у відповідь на легкий удар струму. Після формування рефлексу навіть легкий дотик змушує молюска сильно втягувати сифон.

Вчені з університету Каліфорнії в Лос-Анджелесі під керівництвом Девіда Гленцмана (David Glanzman) перевірили внесок некодуючих РНК у формування довготривалої пам'яті аплізії шляхом ін'єкції екстракту РНК з нервової системи навченого молюску в нервову систему ненавченого. Виявилося, що введення РНК сприяє формуванню захисного рефлексу у ненавченої тварини, тобто пересадка РНК буквально відповідає пересадці пам'яті між особами. Виявилося, що після ін'єкції «навченої» РНК збільшується збудливість сенсорних нейронів ненавчених тварин, але не моторних. Ін'єкція РНК від контрольних ненавчених молюсків не викликала такого ефекту.

Щоб підтвердити роль епігенетичних змін у процесі перенесення пам'яті, вчені повторили експеримент у присутності інгібітора метилювання ДНК. У цьому експерименті пересадка рефлексу не вдалася. Таким чином, хімічні модифікації ДНК, а саме, метилування, дійсно відіграють першочергову роль у процесі формування пам'яті.

Автори обговорюваної роботи підкреслюють, що пам'ять може «зберігатися» поза міжнейронних синапсів, а за допомогою РНК, можливо, в майбутньому можна буде модулювати спогади.

Для спрямованої зміни спогадів вчені активно використовують методи оптогенетики - так, за допомогою фотоактивації нейронного ланцюжка, пов'язаного з формуванням страху, дослідники впровадили мишам помилкові спогади про те, що їх били струмом.