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研究人員描述了神經元中每日經曆留下的表觀遺傳指紋

這些變化中的一些是持久的並且甚至可以在神經元激活後幾天檢測到,作爲過去神經元激活的基因組記憶的形式。

这项研究在啮齿动物中进行并发表在Nature Neuroscience上,展示了有助于成年大脑可塑性的新分子机制。由神经元激活引起的变化更复杂,并且比以前认为的更多水平起作用。

这些研究结果由来自阿利坎特UMH-CSIC的Instituto de Neurosciencias研究人员领导的国际团队在亚特兰大埃默里大学的研究人员的参与下进行,首次描述了海马遗传物质组织的变化。激活后成年小鼠的兴奋性神经元。

“我们想知道神经元的激活如何改变其未来的反应;这些变化构成了记忆形成所必需的細胞记忆形式,”UMH-CSIC神經科學研究所研究员ÁngelBarco博士解释道。领导了这项研究。“为了实现这一目标,我们已经在神经基因組學中使用了几种技術,这些技術首次应用于完整的小鼠大脑,”巴可博士说。

研究人員想要具體了解當動物暴露于新環境時激活的神經元中會發生什麽。“這種反應對于記憶形成非常重要,但實驗上很難解決。響應這種經曆的神經元組是通過大腦彌漫分布的非常小的一組,因此很難將它們隔離並看到巴可博士補充道,“內部會發生什麽”。

爲了簡化,研究人員邁出了捷徑。它們引起了小鼠神經元的大量激活,如癫痫過程,並觀察了染色質中發生的變化。

染色质是一种高度紧凑的结构,由于称为组蛋白的特殊蛋白质的作用,其中几乎两米的遗传物质(DNA)储存在細胞核中。为了了解染色质压实程度,在针头上装有大约十万个細胞核。

“癫痫模型的优势在于我们有很多起始材料来进行分析。很容易拥有1000万个細胞。如果我们想要进入最复杂的记忆模型,只需要很少的起始材料的可扩展技術将起作用,因为在这种情况下,神经元的网络由大约2,000个細胞组成。巴可。

“通過我們在癫痫模擬中學到的知識,我們能夠在更加生理的情況下確認這些變化,例如在探索新地方時發生在小鼠大腦中的神經元群的激活,”他補充道。

研究人員發現,在這兩種情況下都會發生轉錄“爆發”。也就是說,非常強烈地激活特定基因以産生蛋白質。轉錄是基因表達的第一步。它導致蛋白質的形成,蛋白質是指導幾乎所有重要過程的分子。

反過來,遺傳物質的轉錄取決于染色質中發生的變化。染色質的壓實程度和染色質的不同區域之間的相互作用決定性地調節轉錄並因此調節基因表達。

这项发表在Nature Neuroscience上的研究表明,这种激活与可及性的增加和染色质不同区域之间新的相互作用的出现有关,这是允许基因激活所必需的。“在我们的研究中观察到的基因组拓扑的动态和大规模调整可能有助于在正常和病理条件下与神经元激活相关的快速和协调的转录反应,”该研究的第一作者JordiFernández-Albert解释说。

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