ما سرّ تَشكُّل الذاكرة طويلة الأمد؟

استمع على ساوندكلاود 🎧

حدد مجموعةٌ من الباحثين في معهد ستوورز Stowers للبحوث الطبية آليةً كيميائيةً حيويةً محتملةً تقوم من خلالها خلايا الدماغ المُتخصصة المعروفة بالعصبونات بخلق ذاكرةٍ طويلةِ الأمد ناتجة عن حدث عابر والمحافظة عليها. اعتمد هذا البحث على عدد من الدراسات السابقة التي قام بها سي Si وكاندل Kandel من جامعة كولومبيا. وتم نشره في العدد الحالي من مجلة Cell.

كشفت هذه الدراسات أن تشكُّل كلٍ من الذاكرتين قصيرة وطويلة الأمد يتم في منطقة المشبك العصبي، وهي الوصلات الصغيرة بين العصبونات. حيث تستطيع تجربةٌ عابرةٌ (وهي إحدى مصادر ذكرياتنا) إنتاجَ تغيُّرٍ مستمرٍ في قوة الإتصال المشبكي. ولكي تستمر هذه الذكرى ولا تختفي، يجب أن يبقى الاتصال المشبكي قوياً. وجد Si وKandel في دراسة سابقة أن CPEB (Cytoplasmic Polyadenylation Element Binding protein) هو البروتين المشبكي المسؤول عن الحفاظ على قوة الاتصال لدى أحد الرخويات البحرية، وهي من الكائنات النموذجية التي تستخدم في أبحاث الذاكرة. ووجد سي Si في بحث تالٍ أن Orb2هو النسخة الخاصة بذبابة الفاكهة من بروتين CPEB المشبكي.

في الدراسة الأخيرة، وجد خان Khan (الكاتب الأول في الورقة المنشورة بمجلة Cell) أن Orb2 يوجد في حالتين فيزيائيتين مميزتين: أُحادي Monomer وقليل وحيدات Oligomer. الـ Orb2 الأًحادي هو جزيئة مفردة قادرة على الارتباط بجزيئات أخرى. أما الـ Orb2 قليل الوحيدات وبروتين الـ CPEB، فهما عناقيد ذاتية الانتساخ تشبه البريون Prion. ولكن على عكس البريونات المسببة للأمراض، ليس لـ Orb2 وCPEB أي سمية.

يُحفِّز Orb2 قليل الوحيدات أو الشبيه بالبريون خطوة هامة في العملية الخلوية المعقدة التي تقود إلى تصنيع البروتين. خلال هذه الخطوط الهامة، يُترجَم الرنا المرسال mRNA بواسطة الريبوزوم الخلوي إلى تتالي من الحموض الأمينية التي ستُشكل بروتيناً جديداً. بينما يُثبّط Orb2 الأحادي هذه العملية عن طريق الارتباط بالرنا المرسال mRNA، مما يبقيه في حالة مُثبَّطة ويمنع ترجمته.

يفترض القائمون على هذه الدراسة أن Orb2 الشبيه بالبريون لا يقوم فقط بتفعيل الترجمة، لكنه أيضاً يحول Orb2 الأحادي إلى Orb2 شبيه بالبريون، وبالتالي يتبدل دوره في الترجمة من دور تثبيطيّ إلى تفعيليّ. يعتقد سي Si أن هذا التبدل هو الآلية المحتملة التي من خلالها تُشكل التجارب العابرة ذكرياتٍ دائمة. وبما أن Orb2 الشبيه بالبريون يحافظ على بقائه عن طريق تحويل الـ Orb2 الأحادية إلى Orb2 شبيهة بالبريون، فهو يؤمّن تفعيلاً دائماً لترجمة الرنا المرسال mRNA، مما يحافظ على الحالة المتغيرة للنشاط المشبكي عبر الزمن.

يقول سي Si أن اكتشاف أن حالتين متميزتين للـ Orb2 تملكان أدواراً متعاكسة في عملية الترجمة يقدم للمرة الأولى آليةً كيميائيةً حيويةً للترجمة المشبكية الدائمة والذاكرة طويلة الأمد. وحسب معلوماتنا، هذا أول مثال على تبدل بروتينٍ مبنيٍّ على البريون يحول مُثبِّط إلى مُفعِّل.

المصدر:

هنا