Молекулярні механізми пам`яті

Інститут фізіології ім. О.О.Богомольця НАН України

МНЕМОЗІНА – титаніда (дочка Урана та Геї), мати усіх Муз (батько, звісно, Зевс):

• Calliope (Epic Poetry)• Clio (History)• Euterpe (Music)• Erato (Lyric Poetry)• Melpomene (Tragedy)• Polyhymnia (Hymns)• Terpsichore (Dance)• Thalia (Comedy)• Urania (Astronomy)

Пам`ять ховається у синапсах!

Santiago Ramón y Cajal  (1852 – 1934)

Donald Olding Hebb (1904 –1985)

HEBBIAN THEORY - теорія у нейронауці, що пояснює адаптацію нейронів в процесі навчання, що зветься нейрональною пластичністю

СИНАПТИЧНА ПЛАСТИЧНІСТЬ забезпечується утворенням дендритних

шипиків (dendritic spine)…

~ 200 тис. шипіків на одну

клітину!

Незліченна кількість

контактів…

Дендритний шипік – мобільна, рухлива структура

BDNF активує локальний синтез протеїнів у шипіку через mTOR шлях

BDNF активує локальний синтез протеїнів у шипіку через mTOR шлях

Без BDNF немає довготривалої пам`яті

Dendritic spine dysgenesis in autism related disorders

СИНАПТИЧНА ПЛАСТИЧНІСТЬ забезпечується утворенням дендритних шипиків (dendritic spine), які формують

long-term potentiation (LTP) або long-term depression (LTD)

Довготривала потенціація (LTP) вiдтворюється шляхом високочастотної стимуляції (наприклад, 100 разів в сек, тричі із 20-секундними проміжками)

Довготривала депресія (LTD) вiдтворюється шляхом низькочастотної стимуляції (наприклад, 1 – 3 рази в сек протягом 15 хв)

МОЛЕКУЛЯРНІ МЕХАНІЗМИ ПАМ’ЯТІ

NOBEL LECTUREThe Molecular Biology of

Memory Storage: A Dialog between Genes and Synapses

Майбутній вчений народився y сім'ї ортодоксальних євреїв-ашкеназі, вихідців з України!

Мати Еріка, Шарлотта Зімельс, народилася 1897 року у Коломиї. Його батько,

Герман Кендел, народився 1898 року у бідній родині в Олесько, що знаходиться неподалік Львова. До

початку Першої світової війни, його батьки переїхали у Відень (Австрія), де зустрілися й

одружилися у 1923 році.

 “If you want to understand the brain you’re going to have to

take a reductionist approach, one cell at a time” 

Harry Grundfest

cAMP response element (CRE)-bindingprotein (CREB)

cAMP response element (CRE)-

bindingprotein (CREB)

активується при

синаптичній передачі

CCAAT-enhancer-binding proteins (or CCAAT-enhancer-binding proteins (or C/EBPC/EBPs)s)

Egr1 (англ. Egr1 (англ. early growth response 1early growth response 1,, Zif258 Zif258) ) - фактор транскрипции- фактор транскрипции із цинковимиіз цинковими

пальцямипальцями

Нокаут Нокаут Zif258Zif258 спричинює підвищення спричинює підвищення експресії протеасоми та порушення експресії протеасоми та порушення

синаптичної пластичностісинаптичної пластичності

Нокаут Нокаут Zif258Zif258 спричинює підвищення спричинює підвищення експресії протеасоми та порушення експресії протеасоми та порушення

синаптичної пластичностісинаптичної пластичності

Білок-мішень

УбіквітинE1

ПРОТЕАСОМА

20S cубодиниця

-кільце

-кільце

19S cубодиниця

УБІКВІТИН-ЗАЛЕЖНИЙ ПРОТЕАСОМНИЙ ПРОТЕОЛІЗ

Ретроелементи нашого/їхнього геному

Ретроелементи нашого/їхнього геному

ЕПІГЕНЕТИКА – розділ генетики, що вивчає зміни в генетичному

апараті, що не пов`язані з порушенням послідовності нуклеотидів у ДНК

ЕПІГЕНЕТИКА – ЦЕ ЖИТТЯ ГЕНОМУ

Основні механізми епігенетичних

змін:метилювання генів

та модифікація гістонів

(ацетилювання, метилювання,

фосфорилювання, тощо)

Метилування СрG пригнічує експресію генів

* 5-AZA – 5-azacytidine

* NaB - sodium butyrate

Brian G. Dias, Kerry J. Ressler Parental olfactory experience influences behavior and neural structure in subsequent generations

RETT SYNDROME

MECP2 (methyl CpG binding protein 2)

03.05.23 Cell Stem Cell 2013 13, 446-458DOI: (10.1016/j.stem.2013.09.001)

ммікроРНК – малі двохланцюгові некодуючі ікроРНК – малі двохланцюгові некодуючі РНКРНК

Основна функція miRNA - пригнічення трансляції білків

У людини описано >2000 генів, що кодують miRNA (www.ensembl.org)