密歇根大學(xué)的一組細(xì)胞生物學(xué)家探索了睡眠依賴記憶儲(chǔ)存的機(jī)制，發(fā)現(xiàn)海馬神經(jīng)元中與未探索的細(xì)胞區(qū)室相關(guān)的RNA存在于.密歇根大學(xué)的一組細(xì)胞生物學(xué)家探索了睡眠依賴記憶儲(chǔ)存的相關(guān)機(jī)制，發(fā)現(xiàn)睡眠剝奪小鼠和學(xué)習(xí)后睡眠剝奪小鼠海馬神經(jīng)元中與未探索的細(xì)胞區(qū)室相關(guān)的RNA差異很大。
分子、細(xì)胞和發(fā)育生物學(xué)系副教授薩拉艾頓(Sara Aton)和最近攻讀UM神經(jīng)科學(xué)研究生的詹姆斯德洛姆(James Delorme)假設(shè)，學(xué)習(xí)事件和隨后的睡眠會(huì)影響mRNA翻譯。以前大多數(shù)關(guān)于睡眠對(duì)基因影響的研究都集中在神經(jīng)元胞質(zhì)溶膠中的轉(zhuǎn)錄物上。但是醫(yī)生。艾頓和德洛爾姆發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)后，RNA的主要變化幾乎完全出現(xiàn)在與神經(jīng)元細(xì)胞膜相關(guān)的核糖體上。這些結(jié)果發(fā)表在2021年11月30日的《美國國家科學(xué)院院刊》上。
起初，該團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用一種常見的生化方法對(duì)海馬體進(jìn)行勻漿和離心，并將細(xì)胞質(zhì)與通常被認(rèn)為是碎片的其他細(xì)胞成分分離開來。在這項(xiàng)研究中，作者發(fā)現(xiàn)細(xì)胞質(zhì)中與核糖體相關(guān)的核糖核酸隨動(dòng)物是否睡覺而變化，這證實(shí)了以前的轉(zhuǎn)錄組研究。然而，根據(jù)以前的研究，細(xì)胞質(zhì)核糖體幾乎不顯示核糖核酸的變化。
如果我們僅僅停留在那里，我們不會(huì)發(fā)現(xiàn)任何新的或有見地的東西。我們堅(jiān)信我們必須重新考慮我們的方法，艾頓解釋道。眾所周知，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)被核糖體覆蓋，核糖體是將RNA轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)的機(jī)制。德洛爾姆和艾頓決定對(duì)細(xì)胞其他部分的RNA進(jìn)行測(cè)序，也就是細(xì)胞外片段。正是在含膜細(xì)胞的部分，很少進(jìn)行研究，他們發(fā)現(xiàn)許多轉(zhuǎn)錄本受到了以前研究的影響。無論動(dòng)物在學(xué)習(xí)儲(chǔ)存新記憶后是否被允許睡覺，或者是否被剝奪睡眠，這些修改后的轉(zhuǎn)錄本都有顯著差異。這些意想不到的結(jié)果為更多的調(diào)查打開了大門。
艾頓說：通過觀察細(xì)胞的其他區(qū)域，我們現(xiàn)在能夠產(chǎn)生許多新的假設(shè)，即當(dāng)記憶鞏固時(shí)，以及當(dāng)鞏固被睡眠剝奪中斷時(shí)，分子水平上會(huì)發(fā)生什么。
例如，在學(xué)習(xí)后睡覺的動(dòng)物中，艾頓和德洛爾姆觀察到海馬神經(jīng)元膜部分編碼蛋白質(zhì)合成機(jī)制成分的轉(zhuǎn)錄物豐度增加。一種假設(shè)是測(cè)試膜相關(guān)核糖體的蛋白質(zhì)產(chǎn)量在學(xué)習(xí)后是否真的增加。
除了mRNA，作者還發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)導(dǎo)致長非編碼RNA與神經(jīng)元膜核糖體結(jié)合之間的關(guān)聯(lián)發(fā)生變化。這些可以在調(diào)節(jié)其他轉(zhuǎn)錄本的翻譯中發(fā)揮作用，應(yīng)該進(jìn)行調(diào)查。艾頓說，這些細(xì)胞已經(jīng)開發(fā)出一種非常優(yōu)雅的機(jī)制來微調(diào)從轉(zhuǎn)錄到翻譯的過程，長的非編碼核糖核酸可能是大腦的這些部分之一。
通過將神經(jīng)元比作一個(gè)大倉庫，她進(jìn)一步解釋說，遠(yuǎn)程細(xì)胞過程中需要復(fù)雜的物流來快速響應(yīng)新蛋白質(zhì)的需求，適應(yīng)過程需要準(zhǔn)備和分發(fā)。當(dāng)需要時(shí)，神經(jīng)元必須在合理的時(shí)間框架內(nèi)傳遞“包裹”，無論位置有多遠(yuǎn)。神經(jīng)元已經(jīng)進(jìn)化到可以做到這一點(diǎn)，這是一個(gè)需要研究的巨大生物學(xué)問題。艾頓總結(jié)道，理解這種生物學(xué)是如何工作的很重要，因?yàn)槌藘?chǔ)存新的記憶，它還會(huì)影響再生、退化和神經(jīng)系統(tǒng)疾病。
