Memóriánk egy vírusnak köszönhető
Egy fehérje, aminek a kognícióban és a hosszú távú memória kialakításában van szerepe, úgy néz ki és úgy viselkedik, mint egy vírus-protein, amit a kórokozók a gazdasejt megfertőzésére használnak. Egy többszáz millió évvel ezelőtti véletlen révén vírusoktól kaptuk tudásszerző képességünk alapját, írja a Cell tanulmánya.
A felfedezés, miszerint vírus-proteinek adják az agy evolúciós szempontból újféle sejtek közötti kommunikációjának alapmechanizmusát, megváltoztatja a memória kialakulásával kapcsolatos elképzelésünket is, nyilatkozta Jason Shepherd idegkutató, a Cell című szaklapban megjelent tanulmány utolsó szerzője (The Neuronal Gene Arc Encodes a Repurposed Retrotransposon Gag Protein that Mediates Intercellular mRNA Transfer). Shepherd először – 15 évvel ezelőtt – akkor fogott gyanút, hogy az általa vizsgált agyi Arc protein különleges eredetű lehet, amikor észrevette, hogy a fehérje olyan kapszidszerű struktúrákba rendeződik, mint amilyen a humán immundeficiencia vírust, a HIV-et jellemzi.
Korábbi munkák során már kiderült, hogy azok a kísérleti knock-out egerek, amelyek nem rendelkeznek az Arc génjével, elfelejtik, amit 24 órával korábban tanultak, továbbá agyuk nem rendelkezik plaszticitással, és kölyökkorukban nem jellemző rájuk az az ablak-periódus, amiben könnyű új tudásra és képességekre szert tenni. Mindazonáltal, mondja Shepherd, a tudósok sosem sejtették, hogy a tudásszerzésért felelős mechanizmus hátterében idegen eredet áll.
Shepherd és munkatársai az Arc fehérjék kapszidszerű struktúrába való rendeződésének felfedezése után megnézték a fehérjéket kódoló génszekvenciákat is, és kiderült: az Arc genetikai kódja is igen hasonlít a virális kapszidfehérjék génjéhez. Ezt követően az idegkutatók azt vizsgálták meg, hogy a virális proteinnek kinéző fehérjék viselkedése is hasonlít-e a virális proteinekére.
Először kimutatták, hogy ha több Arc-protein van jelen, azok kapszidszerű formációba rendeződve magukba zárják saját genetikai anyagukat, a konkrét esetben a létrehozásukhoz szükséges mRNS molekulát, másodszor bebizonyosodott, hogy ha ezeket a kapszidszerű struktúrákat egérneuronok tenyészetébe juttatják, azok genetikai anyagukat továbbadják a sejteknek. Ezt követően a „megfertőzött” neuronok Arc-proteinekből és mRNS-ből álló struktúrákat emittálnak, ugyanúgy, ahogy a vírusokkal megfertőzött sejtek vírusrészecskéket bocsátanak ki, és ezeket a kapszidszerű struktúrákat a többi idegsejt felveszi. A kutatók szerint mindez a neuronok közötti kommunikáció egy új formáját jelenti, mivel az Arc képes az RNS sejtek közötti transzportját mediálni.
Ez a neuronok közötti újfajta kommunikáció 350–400 millió évvel ezelőtt véletlenül alakulhatott ki, amikor a retrovírusok őse genetikai anyagát az akkoriban a Földet benépesítő négylábú állatokba juttatta. A meglevő struktúrák új célra való felhasználásának folyamata ráadásul minden bizonnyal többször is megismétlődhetett, mert pl. az a retrotranspozon, aminek beépülése révén a legyek mozgáskordinációért felelős neuronjai képessé váltak az izomsejtek felé kommunikálni, 150 millió évvel későbbről származik.
