DNS-törés: az emlékezés kulcsa?
Egy új tanulmány szerint, amikor hosszú távú emlék alakul ki, bizonyos agysejtek olyan erős elektromos aktivitást élnek át, hogy az megtöri a DNS-üket. Ezt követően egy gyulladásos válasz indul be, amely megjavítja ezt a károsodást, és segíti az emlék rögzülését. A kutatás egereken készült, és a Nature című folyóiratban jelent meg.
A Massachusetts Institute of Technology neurobiológusa, Li-Huei Tsai szerint a felfedezés "rendkívül izgalmas". Hozzátette, hogy az emlékképzés egy "kockázatos vállalkozás", és a DNS-károsodás és -javítási ciklus magyarázatot adhat arra, hogyan jönnek létre és maradnak fenn az emlékek. Ez azt is sugallja, hogy ez a ciklus hibás lehet olyan neurodegeneratív betegségekben, mint az Alzheimer-kór, ami a neuronok DNS-ében felhalmozódó hibákhoz vezethet.
A tanulmány szerzője, Jelena Radulovic, az Albert Einstein College of Medicine neurológusa szerint a DNS-törések és az emlékezés már korábban is kapcsolatba kerültek. 2021-ben Tsai és munkatársai kimutatták, hogy a kettős szálú DNS-törések gyakoriak az agyban, és összefüggésbe hozhatók a tanulással.
A kutatók egereket képeztek ki arra, hogy egy kisebb áramütést társítsanak egy új környezettel, így amikor az állatokat újra abba a környezetbe helyezték, "emlékeztek" a tapasztalatra, és félelemérzetet mutattak, például befagytak. A kutatók ezután megvizsgálták a génaktivitást a memóriában kulcsfontosságú hippokampusz régióban. Azt találták, hogy néhány, a gyulladásért felelős gén aktív volt egy csoportban a neuronok közül négy nappal a képzés után, de három héttel később már jóval kevésbé voltak aktívak.
A kutatók szerint a gyulladást egy TLR9 nevű fehérje okozta, amely az immunválaszt indítja el a sejteken belül szabadon lebegő DNS-darabokra. Ez hasonló az immunsejtek válaszához, amikor kórokozók DNS-ével találkoznak, de ebben az esetben a idegsejtek a saját DNS-ükre reagáltak. A TLR9 a hippokampusz azon neuronjainak egy részében volt a legaktívabb, ahol a DNS-törések nem javultak meg. Ezekben a sejtekben a DNS-javító mechanizmus a centrosómában halmozódott fel, ami meglepő, mivel a érett neuronok nem osztódnak.
Radulovic szerint elképzelhető, hogy az emlékek kialakulása hasonló mechanizmuson keresztül történik, mint ahogy az immunsejtek megtanulják felismerni az idegen anyagokat. Vagyis a DNS-károsodás és -javítási ciklusok során a neuronok kódolhatják az emlékezés eseményéről szóló információkat.
Amikor a kutatók kikapcsolták az egerekben a TLR9 gént, a hosszú távú emlékek felidézésében problémáik voltak: sokkal ritkábban fagytak be, amikor abba a környezetbe helyezték őket, ahol korábban áramütést kaptak. Ez arra utal, hogy "saját DNS-ünket használjuk jelzőrendszerként" az információk hosszú távú megőrzéséhez.
A tanulmány eredményei összetett kapcsolatban állnak más, az emlékezés kialakulásáról szóló felfedezésekkel. Például kutatók korábban kimutatták, hogy a hippokampusz egy bizonyos neuroncsoportja, az ún. engramneuronok kulcsfontosságúak az emlékezésben. Ezek a sejtek egy adott emlék fizikai nyomát képviselik, és bizonyos géneket fejeznek ki a tanulási esemény után. A mostani kutatásban megfigyelt gyulladásos neuronok azonban nagyrészt különböznek ezektől az engramneurónoktól.
Tomás Ryan, a Trinity College Dublin engram-neurobiológusa szerint a tanulmány "eddigi legjobb bizonyítéka annak, hogy a DNS-javítás fontos az emlékezéshez". Azonban kérdéses, hogy a neuronok valami mást kódolnak-e, mint az engramneuronok, vagy a DNS-károsodás és -javítás inkább az engramneuronok létrehozásának következménye.
Li-Huei Tsai reméli, hogy a jövőbeli kutatások választ adnak arra, hogyan keletkeznek a kettős szálú DNS-törések, és hogy ez más agyi régiókban is előfordul-e. Clara Ortega de San Luis, a Trinity College Dublin neurológusa szerint az eredmények fontos figyelmet fordítanak a sejten belüli memóriaképzési és -megőrzési mechanizmusokra, amelyekről eddig jóval kevesebbet tudtunk, mint a neuronok közötti kapcsolatokról és a neuroplaszticitásról.
