生物谷报道:世界著名的Scripps研究院和加州圣地亚哥医学院的研究人员已经证实了一种被称为CREB binding protein (CBP)的蛋白在维持人体长时间记忆方面所起的关键作用,这一发现对于极少数患有发育障碍的儿童可能有帮助。
他们发现在成年啮齿动物体内当正常CBP的功能受到抑制时,它们形成长久记忆的能力就出现问题,表明CBP在形成长久记忆方面是必需的,而且CBP缺陷也存在于认知障碍这一病症中。科学家们同时也发现一种能恢复CBP功能的药物能纠正这一缺陷。
研究的结果对于那些极少数患有严重发育障碍的儿童意义重大,如熟知的Rubinstein-Taybi症候群(一种罕见的先天性疾病),能导致发育迟缓和弱智以及其他的一些严重的解剖异常问题,这些儿童的CBP基因往往有突变。克利普斯研究院的细胞生物学博士Mayford补充说,上述的事实表明人体存在的一些严重疾病与CBP分子间有某种关系。
科学家们一直都知道将一类抑制蛋白合成的药物用于动物实验时,由于这类药物能阻止动物脑内蛋白的形成,因而使得动物丧失了长久记忆的能力。这一现象也使科学家们推测形成长久记忆离不开某种新蛋白的合成。而这一预测一直在不同的物种中——从小鼠到果蝇不断得到证实。自此之后,研究人员都在致力的寻找能维持长久记忆的专一性基因和蛋白。
科学家们几年前发现CREB的蛋白与学习和记忆关系密切,它是一种转录因子,与DNA相互作用,控制着某种新蛋白表达的早期阶段。CREB突变会阻止某些基因的激活,而且携有CREB缺陷形式的动物在长久记忆形成方面都存在问题。
那CREB是不是控制记忆形成的唯一蛋白呢?
研究人员将注意力集中到一个与CREB结合的蛋白:CBP(CREB binding protein )。CBP作为转录协同激活剂,与CREB共同调控基因的表达。
CBP对参与基因表达的蛋白进行化学修饰从而将蛋白“打开”或者“关闭”,具体说,就是CBP对其他蛋白乙酰化,而乙酰化会影响蛋白在细胞中的行为。
神经元中的组蛋白是被CBP乙酰化的蛋白之一。正常情况下,组蛋白对DNA具有亲和力,被DNA包裹着形成一紧凑的复合物被称为染色质,从而保持DNA在细胞内的稳定。但当基因要表达的时候,如长久记忆形成的时期,染色质须重新展开,而DNA与组蛋白分离。CBP在这一过程中扮演着关键的角色,这是因为它将组蛋白上的赖氨酸乙酰化,使得组蛋白丧失对DNA的亲合力,有助于基因的表达。
加州圣地亚哥医学院的Korzus博士和Mayford博士做了这样一个实验,实验中他们在成年动物体内开启了CBP的缺陷形式,结果发现缺陷形式的CBP并不能对组蛋白进行乙酰化,这样阻止了DNA的释放,因而影响了蛋白的合成,从而阻碍长久记忆的形成。
令人鼓舞的是Korzus和Mayford两位博士通过用一种一种组蛋白脱乙酰酶抑制剂,也就是常用的白血病药物——曲古柳菌素A(Trichostatin A)将乙酰基团送回至组蛋白上,则可以纠正动物的长久记忆缺陷。
这一结果表明染色质的重建对于机体的学习与记忆非常重要,同时也提供了一个影响认知功能的新机制,并为Rubinstein-Taybi症候群相关的弱智的治疗提供一个新的方法。生物谷专家认为,这一研究成果将为开创新的学习和记忆障碍的药物研发提供一个重要的靶点。
原文:
CBP Histone Acetyltransferase Activity Is a Critical Component of Memory Consolidation.Neuron,June 24, 2004: 42(6),961-972