Shluky proteinů stejné jako prion se zdají být klíčové pro dlouhodobou paměť

Šroubování normální nervové buňky bílkoviny do zkrouceného tvaru pomáhá slimákům, a možná i lidem, nastavit paměť, ukazuje nový výzkum.

Pozoruhodné je, že změna tvaru také přináší změnu v chování bílkovin, která vede k formě shluků. Takové chování je typem chování spatřeném v prionech, deformované, infekční bílkoviny, která způsobuje nemoc šílených krav, svrbivku a další poruchy. Nová studie, zveřejněná 5.února v Cell, ukazuje možnou normální funkci pro změnu tvaru, což naznačuje, že kroucení a shluky nemusí nezbytně dělat z prionů monstra.

V jistém smyslu jsou priony stroje „molekulární paměti," říká Jurij Chernoff, biolog z Georgia Institute of Technology v Atlantě a šéfredaktor časopisu Prion. Proteiny si vzpomenou, co se s nimi stalo (jejich měnící se tvary) a pak tuto změnu předají na jiné proteiny. "Dojem z těchto strojů, používané pro mobilní, tedy organismální paměť, je skutečně úžasný," říká.

Pokud další výzkum ukáže, že tento proces funguje stejně u lidí jako v plžích, mohou být prionové bílkoviny nakonec použity ve zlepšení léčby paměti, vysvětluje Chernoff.

Priony mají špatnou pověst kvůli jejich nejslavnějšímu proměnlivému tvaru proteinů, tzv. prionovému proteinu nebo-li PrP. Když se PrP přepíná z jeho neškodné formy, která se běžně vyskytuje v nervových buňkách, do prion formy, naruší to další PrP molekuly, které pak na sebe shromáždí téměř nezničitelné desky známé jako amyloidy (škroby). Vědci si nejsou jisti, jaká je každodenní role bílkovin, ačkoli poslední práce ukazuje, že obvyklá forma PrP může pomoci udržet izolace nervových buněk, které potřebují pro efektivní elektrickou komunikaci. Jisté je, že prion je zabijákem neuronů, který může být přenesen z jednoho zvířete nebo osoby na druhou, pokud se zkonzumuje infikovaná tkán. Jiné neinfekční, amyloid-tvořící bílkoviny, jako jsou u Alzheimerovy choroby a Parkinsonovy nemoci, také zabíjí mozkové buňky.

Ale nová studie naznačuje, že některé bílkoviny mohou změnit tvar a formu škrobů (amyloid) takovými způsoby, které jsou skutečně užitečné pro neurony.

Vědci pracovali s velkými plži Aplysia a zjistili, že protein zvaný CPEB je potřebný pro plže k tvorbě dlouhodobé paměťi o mírném elektrickém šoku spojeném s dotekem nosu. CPEB, zkratka pro cytoplasmic polyadenylation element binding protein, obvykle pomáhá regulovat produkci jiných bílkovin v neuronech, ale rychle selže. První náznak toho, jak by krátkodobý život bílkoviny mohl pomoci vyrábět dlouhotrvající vzpomínky, se objevil, když Kausik Si, neurolog na Stowers Institute for Medical Research v Kansas City, Mo., zjistil, že by se CPEB mohl chovat jako prion v droždí, měnící tvar a spouštějící tvorbu trvalé a samoshromažďující se struktury škrobu.

V nové studii, Si, Eric Kandel z Columbia University v New Yorku a jeho kolegové ukazují, že se CPEB chová stejně jako prion v neuronech plžů. Namísto zabíjení nervových buněk přispívají amyloidy CPEB k posílení spojů, tzv. synapsí mezi neurony.

Serotonin, důležitý chemický posel v mozku, signalizuje CPEB, aby změnil tvar a shromáždil se do shluků amyloidu na synapsích, zjistil tým. Když výzkumníci blokovali schopnost CPEB tvořit škrob, plži si nepamatovali více než několik hodin, že po šťourání v nose bude následovat šok na ocase. Když se CPEB může měnit do prionové amyloid podoby, slimáci si pamatují bolestivé párování po několik měsíců. Výzkum připojuje k předchozí práci australskou skupinu, která zjistila, že CPEB bylo důležité pro dlouhodobou paměť u octomilek. Lidé mají také verzi tohoto proteinu.

„Je totálně vzrušující, že to, co tu mají, je dobrý důkaz pro funkční amyloid v mozku," říká John C. Price, biochemik z University of California, San Francisco.

Vzhledem k tomu, že protein CPEB není infekční, prion nesplňuje nejpřísnější definici, říká Price. „Někteří lidé ve skutečnosti opravdu nevěří tomu, že bílkovinné kvasinky jsou priony proto, že neprokazují infekčnost."

Podoba prionu CPEB nemusí být infekční, protože transformace je přísně řízena serotoninem, uvádí Price. „Jednou z otázek je, zda existuje nepatogenní podoba prionu PrP," říká. Priony mohou zapříčinit onemocnění pouze tehdy, když zdivočí útvar amyloidu.

Účast CPEB v paměti může naznačovat, že buňky využívají nahromadění proteinů pro ukládání informací. „To by mohlo být zcela novým úložištěm biologické informace," oznanuje Price. „Tyto důsledky se mi moc líbí."

Autor. Dina Velichová

Zdroj:

http://www.sciencenews.org/view/generic/id/56105/title/Protein_clumps_like_a_prion%2C_but_proves_crucial_for_long-term_memory_