Привыкание к безобидным брызгам воды перестраивает химию РНК в нейронах — такую молекулярную память впервые пронаблюдали в живой нервной системе слизня. Открытие сделали Хань Синь Хуан и его коллеги из Университета Тафтса в США, опубликовавшие результаты в журнале Science Signaling.
Ученые исследовали калифорнийскую аплизию — морского зайца с крупными, легко опознаваемыми нейронами, давним любимцем нейробиологов. Исследователи вспрыскивали воду на сифон моллюска, вызывая защитное втягивание, и повторяли процедуру до полного угасания рефлекса — это и есть привыкание, простейшая форма обучения. За рефлекс отвечает короткая цепочка нервных клеток, которую можно пересчитать поименно — редкая роскошь для нейробиолога. Затем нервный узел, управляющий движением, разбирали, а малые РНК в нем измеряли масс-спектрометрией.
У привыкших моллюсков перестройке подверглись десятки транспортных РНК — молекул, доставляющих аминокислоты к рибосомам для сборки белков. Самих тРНК при этом не прибавлялось и не убавлялось: обучение меняло работу ферментов, которые химически помечают эти молекулы. Наборы модификаций, к слову, заметно различались между нервной и ненервной тканями моллюска — у каждого типа клеток свой «почерк» РНК.
Незапланированной вышла находка о питании: у привыкших животных менялись модификации малых РНК, связанных с кормлением. Авторы связывают ее с природной логикой моллюсков — подавлять аппетит при неприятных стимулах, например выдающих присутствие хищника.
Аплизия — звезда нейронаук: на ней Эрик Кандель показал, что привыкание сводится к ослаблению связей между нейронами, за что получил Нобелевскую премию 2000 года. В нервной системе млекопитающих проследить модификации тРНК в конкретных клетках практически невозможно, а у аплизии нужные нейроны крупные, немногочисленные и узнаваемые. После Канделя на аплизии описали и другие виды памяти — от обострения реакций после неприятного стимула до многодневных перестроек синапсов.
«Наши результаты показывают, что модификации нейрональных тРНК перепрограммируются в ходе обучения, и ставят новые проверяемые вопросы о механизмах поведенческого привыкания», — пишут Хань Синь Хуан и соавторы. В будущем эксперты попробуют найти такие же молекулярные переключатели в человеческом мозге и проверят их роли в нарушениях памяти.
Ранее стало известно о раскрытии неожиданной роли воды в развитии болезни Альцгеймера.