Облучение и гены мозга

06.10.2015

Когда говорят о молекулярных процессах, обеспечивающих запись информации в мозг, то обычно имеют в виду, что в нервных клетках усиливается активность некоторых генов. Известно, что при формировании памяти устанавливаются новые связи между нейронами, появляются новые синапсы, благодаря чему складываются дополнительные нейронные цепочки - материальная база памяти. Чтобы синапс появился, нужно, чтобы появились специальные белки, так что сам собой напрашивается вывод, что и гены должны работать активнее - это подтверждено многочисленными экспериментами.

Однако все может быть и наоборот: исследователи из Сеульского национального университета обнаружили, что в мышином гиппокампе, одном из главных мозговых центров памяти, при записи памяти происходит затухание генетической активности. Нейробиологи вырабатывали у животных привычку бояться определенного окружения: когда мышь оказывалась в специальной клетке, ее били током; потом, когда она снова попадала в эту клетку, страх "включался" уже сам, без всяких стимулов - иными словами, срабатывали механизмы запоминания и обучения.

Чтобы узнать, что происходило в молекулярной кухне мозга, у животных анализировали набор и количество РНК в клетках гиппокампа, причем не просто РНК, а именно тех, которые были вовлечены в производство белка, на которых сидели белок-синтезирующие машины - рибосомы. И молекулы анализировали не вообще после того, как мышь запомнила, чего нужно бояться, а спустя 5, 10, 30 минут и через четыре часа после "сеансов страха" - такой эксперимент позволял увидеть динамику молекулярных изменений.

Активность гена можно оценить по двум процессам, по транскрипции и по трансляции. На первом этапе, на этапе транскрипции с ДНК снимается РНК-копия, соответственно, на активных генах РНК синтезируется больше, на неактивных - меньше. На втором этапе, этапе трансляции, на РНК синтезируются молекулы белка: на активных РНК синтезируется больше белка, на неактивных - меньше (то есть здесь, строго говоря, имеется в виду активность РНК). Ученым удалось "поймать" 104 гена, чья активность в разных временных точках варьировала довольно сильно на уровне транскрипции или трансляции. В течение первых 10 минут синтез новых РНК на генах оставался прежним, их не становилось ни больше, ни меньше (то есть интенсивность транскрипции не менялась), чего нельзя было сказать про трансляцию, то есть про синтез белковых молекул на РНК - здесь изменения наступали немедленно. (Что не удивительно: синтез белка более оперативно, чем синтез РНК, реагирует на меняющиеся условия среды и потребности клетки.) Вообще же транскрипция догоняла трансляцию на 30 минуте после сеанса обучения.

Главным же сюрпризом было то, в чем именно состояли изменения: активность многих генов падала. Уже спустя пять минут замедлялся темп синтеза белков, кодируемых более чем половиной генов - из тех, которых коснулись изменения. Через полчаса замолкали 31 вид РНК из 42, через четыре часа трансляция останавливалась у 48 из 55. Торможение было стабильным, в том смысле, что те РНК, на которых синтез белка прекратился через полчаса, продолжали молчать и дальше.

Авторы работы отмечают, что активность более чем половины таких генов зависела от молекулы, называемого альфа-рецептором эстрогена ESR1: чем меньше было синтезировалось, тем меньше было всех остальных. Если же уровень ESR1 искусственно повышали, это соответствующим образом отражалось как на динамике прочих молекул, так и на способности мышей запоминать, чего им следует бояться. Похожий эффект был и с геном Nrsn1: если синтез белка на РНК гена Nrsn1 стимулировали, животные хуже обучались. То есть исследователи не просто обнаружили некий странный молекулярный эффект, но и соотнесли его с когнитивными изменениями.

Почему для формирования памяти нужно отключить синтез довольно большого числа белков, пока никто не знает, однако сам факт настолько примечательный, что, очевидно, биологи сделают все, чтобы как можно быстрее узнать функции этих генов. По одной из версий, их работа состоит в том, чтобы не давать мозгу запоминать абсолютно все, иными словами, они играют роль предохранителя, защищающего нас от информационной перегрузки. И когда появляется необходимость действительно что-то запомнить, такие гены нужно отключить.

<< Назад: Двухпроводной цифровой датчик температуры TI LMT01 06.10.2015

>> Вперед: Пылесос для камер со сменными объективами 05.10.2015

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Коричневые крабы страдают от морских кабелей 13.10.2021 Исследование ученых из Шотландии объяснило влияние магнитных полей, создаваемых кабелями, на крабов. Морские биологи проанализировали поведение морских крабов, когда те находятся близко около силовых кабелей. Кабели создают магнитное поле силой, сравнимой с магнитной силой магнита для холодильника, но и этого хватает, чтобы заворожить ракообразных. Они просто перестают двигаться и сидят неподвижно на одном месте. Это волнует ученых, так как такое поведение может снизить популяцию коричневых крабов. Они перестают добывать пищу, искать спутника для спаривания и мигрировать. Лабораторные анализы показали, что электромагнитное поле пагубно влияет на кровяные клетки крабов. Это может снизить иммунитет крабов, а также развить другие негативные последствия. Ученые советуют опираться на исследование при проектировании прокладки морских кабелей, а также при монтаже морских ветряных электростанций. По мнению ученых, снижение популяции коричневых крабов может существенно повлиять на морскую фауну.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025