Когда формируется долговременная память, некоторые клетки мозга испытывают прилив электрической активности такой силы, что она защелкивает их ДНК. Затем начинается воспалительная реакция, которая восстанавливает повреждение и помогает закрепить память, как показало исследование на мышах.

Результаты, опубликованные 27 марта в Nature, «чрезвычайно захватывающие», — говорит Ли-Хуэй Цай, нейробиолог из Массачусетского технологического института в Кембридже, который не принимал участия в работе. Они вносят свой вклад в представление о том, что формирование воспоминаний — «рискованное дело», — говорит она.

Обычно разрывы в обеих нитях двойной спирали молекулы ДНК связаны с заболеваниями, включая рак. Но в данном случае цикл повреждения и восстановления ДНК предлагает одно из объяснений того, как могут формироваться и сохраняться воспоминания.

Это также предполагает заманчивую возможность: этот цикл может быть нарушен у людей с нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Альцгеймера, что приводит к накоплению ошибок в ДНК нейрона, говорит соавтор исследования Елена Радулович, нейробиолог из Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна в Нью-Йорке.

ВОСПАЛИТЕЛЬНАЯ РЕАКЦИЯ

Это не первый случай, когда повреждение ДНК связано с памятью. В 2021 году Цай и ее коллеги показали, что разрывы двухцепочечной ДНК широко распространены в мозге, и связали их с обучением.

Чтобы лучше понять роль, которую эти разрывы ДНК играют в формировании памяти, Радулович и ее коллеги обучили мышей связывать небольшой удар электрическим током с новой средой, чтобы, когда животных снова помещали в эту среду, они «вспоминали» пережитое и проявляли признаки страха, такие как застывание на месте.

Затем исследователи изучили активность генов в нейронах в области мозга, ключевой для памяти, — гиппокампе. Они обнаружили, что некоторые гены, ответственные за воспаление, были активны в наборе нейронов через четыре дня после тренировки. Через три недели после тренировки те же гены были намного менее активны.

Команда точно определила причину воспаления: белок под названием TLR9, который запускает иммунный ответ на фрагменты ДНК, плавающие внутри клеток. Эта воспалительная реакция похожа на ту, которую используют иммунные клетки, когда они защищаются от генетического материала от вторгшихся патогенов, говорит Радулович. Однако в этом случае нервные клетки реагировали не на захватчиков, а на свою собственную ДНК, обнаружили исследователи.

источник