两种蛋白质是如何确保记忆在几分钟内被编码的？

进入一个陌生的地方会给你带来新的回忆。麻省理工学院皮克尔学习和记忆研究所的一项新研究显示了两种蛋白质是如何确保记忆在几分钟内被编码的。

尽管神经科学家很早就知道必须制造新的蛋白质来形成新的记忆，“我们仍然有几个问题，”大脑和认知科学系助理教授、《神经科学》杂志资深作者徐伟峰说。新论文发表于《美国国家科学院院刊》。“记忆编码的蛋白质合成速度需要多快？哪些靶标或蛋白质合成与编码过程有关？您需要对这些目标进行编码吗？”

为了找到答案，徐的团队，包括皮考尔研究所的第一作者和研究科学家肯德里克琼斯，在记忆形成区海马体进行了一项老鼠实验。他们很快发现蛋白质、神经颗粒蛋白和FMRP也存在于人类中。

事实上，这两种蛋白的异常与人类神经精神疾病和神经发育障碍有关——FMRP代表“脆性X智力低下蛋白”，因为它是遗传性自闭症样脆性X综合征的核心。先前的研究已经将神经颗粒素与精神分裂症和智力低下联系起来。因此，这项新的研究不仅为大脑如何记忆新的地方提供了见解，也为大脑其他部位(如额叶皮层)与这两种蛋白质相关的问题如何破坏对这些疾病的认知提供了新的提示。

记忆机器

与新记忆的形成相关的蛋白质的产生发生在称为突触的部位，在那里神经元与电路中的其他神经元相连。这可能是由特定事件触发的神经活动驱动的，例如遇到一个新的地方。

当小鼠被引入新的空间时，徐的团队通过使用药物在四个不同的时间点暂时中断神经蛋白的产生来测试新的上下文记忆的时间范围。根据第二天测试小鼠记忆的结果，研究人员发现，如果在进入新空间前30分钟或刚刚进入新空间的瞬间给药，可以阻止记忆的形成，但对暴露情境后立即或不久后的记忆形成没有影响。徐说，鉴于时间窗口短，考虑到药物在大脑中活跃所需的时间，情境记忆形成所需的第一个新蛋白质合成见效快，而且时间很短。

下一个问题是，在这个快速而短暂的过程中，似乎合成了什么样的蛋白质。通过观察最近放置在新环境中的小鼠的海马体，科学家们发现了海马体，从而能够检查28种可能的候选物(指定如何制造蛋白质的分子)的mRNA丰度的差异。在接触新环境的小鼠中，只有神经颗粒素在蛋白质制造机器或核糖体中显示出mRNA的显著增加。

当暴露在新的地方时，神经颗粒素的产量会增加。那是形成他们记忆的必要条件吗？为了找到答案，研究小组仔细研究了mRNA的结构，并设计了一种分子来特异性阻断其活性。他们发现将这种分子引入海马体可以防止神经颗粒素和记忆的形成。此外，在已经阻断神经颗粒素产生的小鼠中，添加神经颗粒素可以恢复记忆编码。总之，这些结果使研究人员相信，神经颗粒素必须大量存在才能记住新的形成位点。

随后，研究人员探索了神经颗粒蛋白翻译调控的本质，并通过无偏筛选确定FMRP为神经颗粒蛋白信使RNA的相互作用伙伴。通过剔除FMRP基因，他们可以观察到，如果没有FMRP基因，小鼠在接触新的地方时不会产生额外的神经颗粒蛋白或形成记忆。考虑到海马中神经颗粒素mRNA的丰富，徐假设和另一个可能来自同一家族的蛋白FXR2P调节核糖体中神经颗粒素mRNA的翻译。徐推测，较高的速率几乎与神经颗粒素mRNA的快速快速反应相同。

标签：