PNAS: мозг использует "полезные" амилоиды для хранения воспоминаний
Нервная система не просто терпит образование амилоидов, а целенаправленно использует их для закрепления долговременной памяти. К такому выводу пришли исследователи, обнаружив белок, который запускает формирование "полезных" амилоидных структур в ответ на сенсорный опыт. Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Амилоиды чаще всего известны как вредные белковые агрегаты, связанные с болезнью Альцгеймера и другими нейродегенеративными заболеваниями. Однако уже несколько лет известно, что в мозге существуют и функциональные амилоиды. У плодовых мушек ключевую роль в этом процессе играет белок Orb2: при формировании долговременной памяти он самособирается в устойчивые амилоидные структуры в синапсах, фиксируя изменения между нейронами.
До сих пор оставалось неясно, как мозг контролирует этот процесс и предотвращает случайное образование амилоидов. Команда под руководством Кайла Паттона предположила, что здесь задействованы молекулярные шапероны — белки, управляющие сборкой и состоянием других белков.
Исследователи проанализировали 46 J-доменных белков у Drosophila melanogaster и сосредоточились на тех, которые активны в грибовидных телах — центре обучения и памяти у насекомых. Генетический скрининг показал, что один из них резко усиливает долговременную память. Его назвали Funes — в честь литературного персонажа, неспособного забывать.
Мушки с повышенным уровнем Funes сохраняли ассоциативную память (связь запаха с сахарной наградой) значительно дольше обычных. При этом кратковременная память не менялась. Обратный эксперимент показал, что при снижении уровня Funes насекомые могли обучаться, но теряли воспоминания уже через сутки. Это означает, что белок необходим именно для стабилизации памяти.
Интересно, что Funes позволял формировать устойчивые воспоминания даже при слабых сигналах — низкой концентрации сахара или менее выраженных запахах. Иными словами, он повышал "значимость" опыта для мозга.
Биохимические эксперименты показали, что Funes напрямую связывается с Orb2 и ускоряет его переход из промежуточных агрегатов в зрелые амилоидные волокна. Это подтвердили как флуоресцентные методы, так и криоэлектронная микроскопия: полученные структуры полностью совпадали с естественными амилоидами Orb2 в мозге мушек. Ключевым оказался J-домен Funes — его мутация лишала белок способности запускать амилоидообразование и усиливать память.
Исследование меняет взгляд на амилоиды: они оказывались не только признаком патологии, но и инструментом мозга для долговременного хранения информации. Открытие белка Funes показывает, что этот процесс строго регулируется — и может стать ключом к пониманию того, почему одни воспоминания сохраняются на годы, а другие исчезают.