回忆是什么做的?最新研究揭露关键蛋白质

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回忆是什么?是孩时校园里的追逐?第一次学会骑单车?科学家 Charles Hoeffer 想到的是蛋白质。

过去 5 年,美国科罗拉多大学波德分校(CU Boulder)助理教授 Charles Hoeffer 一直专注于研究一种叫做 AKT(蛋白质激酶 B)的蛋白质,这种蛋白质广泛存在于大脑组织中并扮演重要角色,好让大脑能吸取新的经验并创造回忆。

直到今天,科学家们对这项蛋白质的了解还是相当有限,然而在美国国家卫生研究院(National Institutes of Health)的资助下,Hoeffer 及其团队在最新发布的研究中,首度揭露了 3 种不同 AKT 及其影响大脑的明确作用。

这项发现很有可能为许多脑部疾病带来新治疗方向,比如从恶性脑瘤(glioblastoma)、阿兹海默症(Alzheimer’s disease)甚至到精神分裂症(schizophrenia)。

Hoeffer 表示:“我们的研究首度整理出不同形式的 AKT,以及其在脑部如何作用。 ”

AKT 于 1970 年代首度发现,并定义为一种“致癌基因”(oncogene),直到近期 AKT 的其他影响才逐一解开,包括它能够促进神经突触可塑性(synaptic plasticity),也就是说能够加强大脑细胞连结以应对经验的能力。

“打个比方,当你看见大白鲨时,你可能感到惊吓,而你的大脑会形成一个记忆来记录正在发生的事件,此时你的身体会产生新的蛋白质来编译(encode)这个记忆。”AKT 就是其中一种参与记忆工厂启动的关键蛋白质。

这项研究中,Hoeffer 团队将小鼠身上的 3 种 AKT 去除,并观察它们的脑部活动。

AKT2 发现仅存在于星状神经胶细胞(Astroglia),这种星状结构的细胞存在大脑及脊椎神经,对脑部肿瘤及创伤有很大影响。这项发现的重要性在于,如果能开发出一种仅针对 AKT2 而不会影响其他 AKT 蛋白质的药物,就能大幅减少药物的副作用。

研究团队同时也发现 AKT1 广泛存在神经元中,对促进突触的强化有最大影响,这些突触正是负责记忆形成。这项研究呼应了先前一项研究结果:AKT1 突变会提高精神分裂症及其他脑部病变的风险,也就是说这类病患在认知或记忆经验时出现混乱。

AKT3 在脑部发育扮演重要角色,AKT3 基因被去活化的小鼠,脑容量较小。

“在这之前,对 AKT 的了解较含糊,只知道它们存在同一个地方、有同样作用。现在我们了解更多了。”Hoeffer 说。

他表示,非特异性广泛抑制 AKT 的药物已开发用来治疗癌症,但未来会有针对特异蛋白质作用更精准的药物出现,比如强化 AKT1 的药物能用来治疗阿兹海默症及精神分裂症;抑制 AKT2 的药物能治疗癌症等,这种特异性能不干涉其他 AKT 形态,避免副作用产生。

目前还有更多动物实验正在进行,目的在探究当这些蛋白质产生变异时如何影响行为。这项研究为神经性疾病治疗提供新的方向,相较于万灵丹式的治疗方法,目标特异才能达到更有效及精准的治疗效果。

What are memories made of? New study sheds light on key proteinAKT isoforms have distinct hippocampal expression and roles in synaptic plasticity
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