Akceptuję
W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczone w Państwa urządzeniu końcowym. Możecie Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności

Zamknij X

Naukowy styl życia

Nauka i biznes

Strona główna Informacje

Neurony mogą pamiętać, bo przesuwają swoje geny w przestrzeni

Nieznany dotychczas mechanizm powstawania śladów pamięciowych odkryli badacze z warszawskiego Instytutu Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN. Okazuje się, że w niektórych wypadkach neurony mogą zapamiętywać dzięki zmianom w ułożeniu DNA.

Badacze z warszawskiego instytutu udowodnili, że podczas pobudzania neuronów - komórek układu nerwowego - dochodzi do trwałych zmian w rozmieszczeniu genów w przestrzeni jądra komórkowego. Odkrycie ma istotne znaczenie dla lepszego rozumienia natury procesów umysłowych i schorzeń układu nerwowego, zwłaszcza mózgu. O badaniach, opublikowanych w prestiżowym czasopiśmie „Journal of Neuroscience”, poinformowali przedstawiciele Instytutu Nenckiego.
 
"Podczas badań na szczurach po atakach epilepsji zaobserwowaliśmy, że jeden z genów może się trwale przesunąć w głąb jąder komórkowych neuronów. Ponieważ modyfikacja geometrycznej budowy jądra prowadzi do zmiany w ekspresji genów, neuron w ten sposób pamięta, co się wydarzyło" - wyjaśnia dr hab. Grzegorz Wilczyński z Pracowni Neuromorfologii Instytutu Nenckiego.
 
Neurony łączą się ze sobą synapsami, tworząc rozbudowane sieci. Aby w sieciach neuronowych powstawały ślady po bodźcach wywołujących pobudzenie, musi dochodzić do zmian kształtu i funkcjonowania poszczególnych synaps. Jeśli ślad po bodźcu ma być trwały, niezbędne są zmiany w ekspresji wielu genów poszczególnych neuronów.
 
Jak przypominają przedstawiciele Instytutu Nenckiego, geny to odcinki łańcucha DNA kodujące określone białka. Jednak gen nie zawsze jest aktywny - za jego ekspresję odpowiada m.in. środowisko wewnątrz komórki. W znajdującej się tam chromatynie (niciach DNA wraz z białkami) występują bowiem substancje aktywujące lub blokujące geny. "Sytuacja przypomina trochę relacje między ludźmi. Człowiek może być obecny na spotkaniu wielu osób, ale jego głos będzie miał różne znaczenie w zależności od środowiska. Jeśli środowisko jest przychylne, głos zostanie podchwycony i wzmocniony, społeczeństwo zauważy efekt. Jeśli środowisko będzie niechętne, głos zostanie stłumiony" - opisuje prof. Wilczyński.
 
W przypadku neuronów procesy epigenetyczne – a więc takie, w których o ekspresji genu decyduje otoczenie – wiązano do tej pory tylko z reakcjami chemicznymi w chromatynie. "Badania w Instytucie Nenckiego pokazują jednak, że w neuronach mamy do czynienia z kolejnym rodzajem efektów epigenetycznych: zmianami w przestrzennej budowie jądra komórkowego, prowadzącymi do powstawania trwałych śladów pamięciowych. Jest to możliwe z dwóch powodów. Pierwszy wynika z obecności otoczki jądrowej: geny mogą się do niej przyczepiać lub od niej odczepiać, co wpływa na ich ekspresję. Drugi powód jest związany ze specyficzną budową jądra komórkowego" - wyjaśniają naukowcy z Nenckiego.
 
Jak tłumaczą, jądro komórkowe składa się z wielu globul, zwanych domenami lub terytoriami chromosomowymi. Każdą domenę wypełnia tylko jeden chromosom, który może się nieznacznie przemieszczać w ramach swojego terytorium. Wskutek tych ruchów w punktach styku sąsiednich domen mogą się spotkać fragmenty łańcuchów DNA z różnymi genami. Dochodzi wtedy albo do wyciszenia grupy genów, albo do ich ekspresji. Wystarczy jednak niewielkie przesunięcie łańcucha DNA w którejś z domen, by ekspresja genów się zmieniła.
 
Zmiany przestrzennego położenia genów w jądrze komórkowym obserwowano już wcześniej w niektórych typach komórek, m.in. w komórkach nabłonkowych. Teraz w Instytucie Nenckiego wykazano, że pod wpływem bodźców zewnętrznych podobne zmiany zachodzą w neuronach.
 
W badaniach wykorzystano neurony szczurów po atakach epilepsji, która jest chorobą plastyczności mózgu. Podczas ataku w pobudzonych neuronach dochodzi do burzliwej ekspresji genów. Naukowcy z Instytutu Nenckiego we współpracy z grupą prof. Marka Świtońskiego z Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu oraz z prof. Marion Cremer z Monachium obserwowali dwa geny, oznaczyli ich położenie w łańcuchach DNA za pomocą substancji świecącej po wzbudzeniu światłem lasera. Naukowcy zanalizowali preparaty zarówno z neuronami szczurów kontrolnych, jak i szczurów po atakach padaczkowych.
 
Zbadano ponad 5 tys. jąder komórkowych i wyznaczono położenia obu śledzonych genów w stosunku do środków jąder i względem otoczki jądrowej. Dla jednego z obserwowanych genów (BDNF) zaobserwowano zmianę położenia o kilkaset nanometrów (miliardowych części metra), przy czym u zwierząt kontrolnych gen występował przy otoczce lub na niej w połowie jąder komórkowych, podczas gdy dla zwierząt po ataku epilepsji wartość ta spadała do ok. 25 proc.
 
"Dwukrotny spadek to w biologii bardzo duża zmiana. Stwierdziliśmy ponadto, że pozostaje ona widoczna nawet przez kilka tygodni. Wniosek jest więc jednoznaczny: o tym, co się wydarzyło, neurony pamiętają także dzięki zmianom w architekturze swoich jąder komórkowych" - stwierdza prof. Wilczyński.
 
Badania sfinansowano z Grantu Polsko-Norweskiego oraz ze środków Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka.

Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl

Tagi: neuron, instytut Nenckiego, pamięć, lab, laboratorium, laboratoria
Drukuj PDF
wstecz Podziel się ze znajomymi

Recenzje




Czynnościowa rola białek
08-12-2016

Czynnościowa rola białek

Białka mogą mieć różne kształty, zależnie od funkcji, jakie pełnią w organizmie żywym.

znajdz nas na fcb
Informacje dnia: Potwierdzono - składniki diety mogą powodować migreny Biomarkery prognostyczne postępów cukrzycy Białe wino może zwiększać ryzyko czerniaka Dawne antybiotyki we współczesnej terapii Garść orzechów chroni przed wieloma chorobami Czynnościowa rola białek Potwierdzono - składniki diety mogą powodować migreny Biomarkery prognostyczne postępów cukrzycy Białe wino może zwiększać ryzyko czerniaka Dawne antybiotyki we współczesnej terapii Garść orzechów chroni przed wieloma chorobami Czynnościowa rola białek Potwierdzono - składniki diety mogą powodować migreny Biomarkery prognostyczne postępów cukrzycy Białe wino może zwiększać ryzyko czerniaka Dawne antybiotyki we współczesnej terapii Garść orzechów chroni przed wieloma chorobami Czynnościowa rola białek

Partnerzy

GoldenLine Fundacja Kobiety Nauki Warszawskie Stowarzyszenie Biotechnologiczne (WSB) „Symbioza” Obywatele Nauki NeuroSkoki Biomantis Uni Gdansk MULTITRAIN I MULTITRAIN II Nauki przyrodnicze KOŁO INZYNIERÓW PB ICHF PAN FUNDACJA JWP NEURONAUKA BIOOPEN 2016 QDAY Mlodym Okiem Nauka w Polsce CITTRU - Centrum Innowacji, Transferu Technologii i Rozwoju Uniwersytetu Akademia PAN Chemia i Biznes Farmacom Świat Chemii Forum Akademickie Biotechnologia     Geodezja „Pomiędzy naukami – zjazd fizyków i chemików” WIMC WARSZAWA 2016 Konferencja Biomedyczna Projektor Jagielloński Instytut Lotnictwa EuroLab