Egy vírusoktól eredő fehérjének fontos szerepe lehet a gondolkodásunkban és az emlékezetünkben

A gondolkodásban és a hosszú távú memóriában fontos szerepet játszó fehérje úgy viselkedik, mint a vírusok fehérjéi. Az Arc névre elkeresztelt fehérje olyan tulajdonságokkal rendelkezik mint a vírusok fehérjéi, képesek megfertőzni a sejteket – ezek a tulajdonságok egy véletlenszerű evolúciós esemény során alakultak ki megközelítőleg több száz millió évvel ezelőtt.

A fehérjét felfedező kutatók szerint ez a vírus szerű fehérje teljesen megváltoztathatja az agy sejtek közötti kommunikációról és az emlékek képezéséről való ismereteinket.

A kutatók először akkor kezdték gyanítani, hogy valami furcsaság van az Arc körül, amikor a fehérjéről készített képeken azt látták, hogy az éppen egy nagy méretű struktúrát épít fel. Ez azért keltette fel annyira  a kutatók érdeklődését, mivel ez a struktúra, lényegesen hasonló formájú volt HIV retrovírushoz.

“Ekkor még nem tudtunk túl sokat az Arc evolúciós történelméről vagy molekuláris funkciójáról,” mondta Jason Shepherd, a felfedezésről szóló tanulmány rangidős szerzője, aki már 15 éve kutatja a fehérjét. “Őszintén szólva már kezdtem elveszíteni az érdeklődést a fehérje iránt. Viszont miután megpillantottuk a kapszidokat (vírusokra jellemző külső fehérje burkolat), már tudtuk hogy valami érdekes dologgal állunk szemben.”

A fehérjén végzett korábbi kutatások során már más érdekességekre is fény derült. Például azok az egerek, amik nem rendelkenek az Arc fehérjével mindössze 24 óra alatt elfelejtik az általuk tanultakat és az agyukból hiányzik a rugalmasság is.

Az életünk elején van egy időszak, amikor az agy mint egy szivacsként képes magába szívni a tudást. Az Arc nélkül viszont nincs ilyen időszak.

A tudósok eddig nem gondoltak bele abba a lehetőségbe, hogy ismeretszerzési mechanizmusaink valójában idegen eredetűek lehetnek, viszont a felfedezések hatására megnyílt ez az izgalmas lehetőség.

Amikor felfedezték az Arc vírus szerű struktúráit, a kutatók újravizsgálták a fehérje szekvenciáját. A csapat felfedezte, hogy a kód tartalmaz egy olyan részt, ami hasonlít a vírus kapszid kódjához. A kapszidok a vírus fertőzések létfontosságú eszközei, azzal hogy a kapszidok szállítják a vírusok genetikai információit a sejtek között.

Mivel az Arc úgy néz ki mint egy vírus fehérje, a kutatók megterveztek egy kísérletsorozatot, amivel kideríthetik, hogy a fehérje is úgy viselkedik e. Az első ilyen kísérlettel meghatározták, hogy az Arc önmagából üreges vírus szerű kapszidokat hoz létre és beléjük helyezi a genetikai anyagát – mRNS. Amikor a tudósok ezeket a kapszidokat egerek agyába vagy petri csészékben nevelt idegsejtekhez adták, az Arc átadta a genetikai anyagát ezeknek a sejteknek.

Miután a vírusok megszállnak egy sejtet, készek lesznek, hogy ismét fertőzzenek. Látszólag az Arc is hasonlóan működik, mivel a kutatók vizsgálata megmutatta, hogy a szabadon engedett Arc fehérjéket képesek más neuronok is felvenni. A vírusokkal ellentétben viszont az Arc kapszidjainak kibocsátását a neuronok aktivizációja indítja meg.

“Úgy kezdtük a kutatást, hogy tudtuk az Arc több szempontból is különleges, de amikor felfedeztük hogy az Arc képes a sejtek közötti RNS átadásra, padlót fogtunk,” mondta Elissa Pastuzyn, a tanulmány vezető szerzője. “Nem ismerünk semmilyen olyan nem vírusi fehérjét, ami ilyen módon viselkedne.”

Az Arc fejlődéstörténetéről az állatok genomjainak fejlődése számol be. Megközelítőleg 350-400 millió évvel ezelőtt egy véletlenszerű esemény következett be, ami során a retrovírusok ősei, a retrotranszpozonok, genetikai anyagai egy négylábú állat DNS-ében kötöttek ki. Ez az esemény vezetet a ma ismert emlősökben található Arc-hoz.

Az esemény jelentőségét az is mutatja, hogy többször is bekövetkezett. Egy másik független kutatásból kiderült, hogy a legyeknél megtalálható Arc változat szintén úgy néz ki mint egy vírus kapszid, viszont náluk az Arc a neuronok és az izmok között végzi az RNS szállítását, ezzel irányítva az állat mozgását. Annak ellenére viszont, hogy az emlősöknél és a legyeknél talált Arc is ugyanabból a retrotranszpozon osztályból alakultak ki, a legyeknél ez nagyjából 150 millió évvel később következett be.

“Evolúciós biológusként ez a legizgalmasabb számomra,” mondta Cédric Feschotte, a tanulmány társszerzője. “A tény, hogy ez kétszer is bekövetkezett, arra enged következtetni, hogy valószínüleg többször is.”

A kutatócsapat szerint a vírusok által inspirált rendszer a sejtek közötti kommunikációt bonyolítja le, azonban ezt az elméletet még meg kell vizsgálniuk az emlősöknél is.

“Kideríteni hogy milyen szállítmányt is visz az Arc az élő állatoknál, kritikus abban hogy megértsük a funkcióját,” tette hozzá Shepherd.

Forrás: cell.com

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

Hozzászólás küldése

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.