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メモリはどのように機能しますか？さらに深く掘り下げていくと、メモリの機能がどのようにして最初に進化したのかという疑問が多く出てきます。科学者たちは1995年にArcタンパク質を同定することで重要な進歩を遂げ、ニューロンの塑性変化におけるその役割が記憶統合にどのように重要であるかを観察した。
このタンパク質はすでに大した問題ですが、Arcの写真はさらに興味深いものになりました。木曜日にジャーナルに発表された研究では 細胞 ユタ大学、デンマークのコペンハーゲン大学、およびケンブリッジのMRC分子生物学研究所の研究者チームは、何百年も前の偶然の出会いの結果としてArcが脳内でその役割を果たしたと主張している。 。科学者たちが私たちの細胞のミトコンドリアが私たちの古代の祖先の細胞が吸収したバクテリアに由来すると言うのと同じように、Arcタンパク質はウイルスとして始まったようです。
研究者たちは、ウイルスのキャプシド、感染の際に宿主細胞に送達するためのウイルスの遺伝物質をカプセル化したアイソヘドラルタンパク質コートのようなひどい形のArcの画像を撮影したとき、彼らが何かに悩んでいたことを知った。
ユタ大学の神経生物学、解剖学、生化学、および眼科の助教授であるJason Shepherdは、「当時は、Arcの分子機能や進化の歴史についてはあまり知りませんでした」と述べています。 Shepherdは15年間Arcを学びました。 「正直言って、私はこのタンパク質にほとんど興味を失いませんでした。キャプシドを見た後、我々は我々が面白い何かに興味を持っていることを知っていました。」
神経科学者が記憶について理解することを難しくしている主な問題は、記憶はほぼ一生続くが、タンパク質は脳内で非常に長くは持続しないことである。それで、記憶が残るためには塑性的な変化がなければなりません、それはニューロン構造が実際に記憶統合の結果として変化しなければならないことを意味します。
これこそがArcが登場するところです。ラットに関するこれまでの研究は、Arcがどのように記憶統合を破壊するかを示しており、Arcが神経可塑性に不可欠であることを示唆している。
しかし、これらの新しい発見が示唆するように、科学者たちはArcのウイルス起源を指摘した証拠につまずくとは思わなかった。
研究チームはこの理論を検証する必要があるため、Arcが実際にウイルスのように振舞うかどうかをテストしました。それはアークキャプシドがそれ自身のＲＮＡをカプセル化したことが判明した。彼らがArcのキャプシドをマウスの脳細胞培養物に入れると、キャプシドはそのウイルスをマウスの脳細胞に移した - ウイルス感染と同じように。
「Arcは多くの点で特別であることを知ってこの一連の研究に入りましたが、ArcがRNAの細胞間輸送を仲介することができたことを発見したとき、我々はフロアになりました」と、研究の主任著者、博士博士Pastuzyn博士、声明の中で。 "私達が知っている他の非ウイルスタンパク質はこのように作用しません。"
研究者たちは、レトロトランスポゾン - 現代のレトロウイルスの祖先 - が4本足の生き物にDNAを取り込んだときに、このウイルス - 哺乳類の共同研究が3億5千万から4億年前に起こったと疑っている。彼らはまた、これが2回以上起こったと疑っています。彼らが正しいとすれば、この研究は私達がそれを知っているように生命の進化の絵を複雑にする。多くの突然変異は私たちが今日のものであることを私たちにするために偶然のチャンスによって起こっただけでなく、私たちは実際にここに着くために他の細胞や有機体から生物学を借りました。彼らの歴史のほんの一部が今日私たちの中に住んでいます。
抽象： ニューロン遺伝子Arcは、哺乳類の脳における長期にわたる情報保存に不可欠であり、さまざまな形態のシナプス可塑性を媒介し、そして神経発達障害に関与しています。しかし、Arcの分子機能と進化の起源についてはほとんどわかっていません。ここでは、ArcがRNAをカプセル化するウイルスのようなキャプシドに自己集合することを示す。内在性Arcタンパク質は、Arc mRNAの新しい標的細胞への移動を仲介する細胞外小胞中のニューロンから放出され、そこで活性依存性翻訳を受けることができる。精製されたArcキャプシドはエンドサイトーシスされており、Arc mRNAをニューロンの細胞質に転移させることができる。これらの結果は、ArcがレトロウイルスGagタンパク質と同様の分子特性を示すことを示している。進化論的解析は、ArcがTy3 / gypsyレトロトランスポゾンの脊椎動物系統に由来することを示しており、これもレトロウイルスの祖先である。これらの知見は、Gagレトロエレメントが神経系における細胞間コミュニケーションを媒介するために進化の間に再利用されてきたことを示唆している。