모든 기억은 고대 바이러스의 이상한 단백질 하나에 의해 저장됩니다.

기억은 어떻게 작동합니까? 우리가 더 많이 떠오를수록 우리는 기억의 기능이 어떻게 진화했는지에 대해 더 많은 의문을 갖게됩니다. 과학자들은 뉴런의 플라스틱 변화에서의 역할이 메모리 통합에 얼마나 중요한지를 관찰하면서 1995 년에 아크 단백질 (Arc protein)의 확인과 함께 중요한 돌파구를 마련했다.

이 단백질은 이미 큰 문제이지만 아크 사진은 훨씬 더 흥미 롭습니다. 목요일 저널에 실린 한 연구에서 세포, University of Utah, 덴마크 코펜하겐 대학, 영국 캠브리지의 분자 생물학 연구실 (MRC Laboratory of Molecular Biology) 연구원은 수백만 년 전에 무작위 적으로 우연히 만난 Arc이 뇌에서 그 자리를 차지했다고 주장했다. 과학자들이 우리 세포의 미토콘드리아가 우리의 고대 조상 세포가 흡수 한 박테리아로 기원 한 것과 비슷하게, 아크 단백질은 바이러스로 시작한 것으로 보인다.

연구자들은 감염 중에 숙주 세포에 전달하기위한 바이러스의 유전 물질을 캡슐화하는 등피 성 단백질 코팅 인 바이러스 캡시드와 매우 흡사하게 보이는 아크의 이미지를 포착했을 때 무언가에 그들이 있다는 것을 알고있었습니다.

유타 대학 (University of Utah)의 신경 생물학, 해부학, 생화학 및 안과학 조교수 인 제이슨 쉐퍼드 (Jason Shepherd) 연구원은 "당시 우리는 아크의 분자 기능이나 진화의 역사에 대해 많이 알지 못했습니다. Shepherd는 15 년간 Arc을 공부했습니다. "솔직히 말해서 단백질에 대한 관심이 거의 사라졌습니다. 캡시드를 본 후 우리는 뭔가 흥미로운 것을 알고있었습니다."

신경 과학자들의 기억에 대한 도전에 직면하는 주된 문제는 기억이 거의 평생 동안 지속 되더라도 단백질이 뇌에서 매우 오래 지속되지 않는다는 것입니다. 따라서 추억이 남아 있으려면 소성 변형이 있어야합니다. 즉, 신경 구조가 실제로 메모리 통합의 결과로 변경되어야한다는 의미입니다.

이것은 아크가 플레이하는 곳입니다. 쥐에 대한 이전의 연구는 아크가 메모리 통합을 방해하는 방법을 보여 주었는데, 이는 아크가 신경 소성에 필수적임을 시사합니다.

그러나 과학자들은 아크에 대한 바이러스 성 기원을 지적하는 증거에 대해 비틀 거릴 것이라고 결코 생각하지 않았다.

연구팀은이 이론을 검증 할 필요가있어서 Arc가 실제로 바이러스와 같은 역할을하는지 여부를 테스트했습니다. 아크 캡시드가 자체 RNA를 캡슐화 한 것으로 나타났습니다. 그들은 아크 캡시드를 마우스 뇌 세포 배양 물에 넣었을 때 캡시드가 바이러스 감염과 마찬가지로 마우스 RNA를 마우스 뇌 세포로 옮겼습니다.

"우리는 Arc이 여러면에서 특별하다는 것을 알고 있었지만 Arc가 RNA의 세포 간 수송을 중재 할 수 있다는 것을 발견했을 때, 우리는 바닥에 깔려 있었다"고이 연구의 수석 저자 인 박사후 연구원 인 Elissa는 말한다 Pastuzyn, Ph.D., 성명서. "우리가 아는 다른 비 바이러스 성 단백질은 이런 식으로 행동하지 않습니다."

연구자들은이 바이러스 - 포유 동물 간의 협력이 350 ~ 400 만년 전에 일어난 것으로 추측한다. 레트로 트랜스포존 (현대 레트로 바이러스의 조상)은 DNA를 4 족 동물로 가지고있다. 그들은 또한 이것이 한 번 이상 일어났다 고 의심합니다. 그들이 맞다면,이 연구는 우리가 알고있는 삶의 진화를 복잡하게 만든다. 많은 돌연변이가 우리가 오늘날 우리를 만들 기회가 무작위로 만들어 졌을뿐만 아니라 실제로 다른 세포와 생물체에서 생물학을 빌려 여기에 왔습니다. 그들의 역사는 오늘날 우리 안에서 살고 있습니다.

추상: 신경원 유전자 아크는 포유 동물의 뇌에서 오래 지속되는 정보 저장에 필수적이며 다양한 형태의 시냅스 가소성을 매개하며 신경 발달 장애에 연루되어있다. 그러나 아크의 분자 기능과 진화론 적 기원에 대해서는 알려진 바가 거의 없다. 여기에서는 Arc가 RNA를 캡슐화하는 바이러스와 같은 캡시드에 자기 조립된다는 것을 보여줍니다. 내인성 아크 단백질은 Arc mRNA의 새로운 표적 세포로의 전달을 중재하는 세포 외 소포의 뉴런으로부터 방출되며, 여기서 활성 의존성 번역을 수행 할 수있다. Purified Arc 캡시드는 endocytosed되어 있으며 Arc mRNA를 뉴런의 세포질로 전달할 수 있습니다. 이러한 결과는 아크가 레트로 바이러스 Gag 단백질의 유사한 분자 특성을 나타낸다는 것을 보여준다. 진화론 적 분석은 아크가 레트로 바이러스의 조상 인 Ty3 / 집시 레트로 트랜스포존의 척추 계통으로부터 유래 된 것으로 나타났다. 이러한 발견은 Gag retroelements가 신경계에서 세포 간 정보 전달을 중재하기 위해 진화 중에 재사용되었음을 시사한다.