Нервные клетки обмениваются РНК, упакованной в похожую на капсид ВИЧ оболочку

Активность гена Arc в нервных клетках млекопитающих критически важна для запоминания новой информации. Нарушения экспрессии этого гена наблюдаются при ряде неврологических заболеваний, в частности, болезни Альцгеймера. Однако до сих пор о функциях продукта гена Arc, то есть белка с одноименным названием, было известно крайне мало. Новое исследование показало, что молекулы белка Arc самопроизвольно собираются в структуры, напоминающие вирусные капсиды и содержащие мРНК гена Arc. Они заключаются в мембранные пузырьки, которые нервные клетки выделяют наружу. Эти пузырьки сливаются с другими нейронами. Там мРНК Arc высвобождается и транслируется. Такой способ обмена информацией между нервными клетками показан впервые.

В основе способности животных запоминать информацию лежит синаптическая пластичность — изменение интенсивности передачи сигналов между нервными клетками, или нейронами. Оно может быть кратковременным (несколько минут или часов) и долговременным (сутки и более). Главное отличие форм долговременной пластичности от кратковременной — синтез белков. В первом случае он происходит, а во втором, как правило, нет. Некоторые гены начинают экспрессироваться (то есть с них синтезируются копии мРНК, а они, в свою очередь, используются для построения молекул белков) практически сразу же после активации конкретного синапса — контакта между нейронами. Образовавшиеся белки изменяют строение своего синапса, делая его более или менее значимым в цепи передачи сигналов.

В число быстро активирующихся генов входит Arc. Он интересен тем, что по структуре очень напоминает гены вирусных Gag-белков (сокращение от group-specific antigen). Эти гены характерны для ретровирусов, таких как ВИЧ. По всей видимости, гены Gag-белков произошли от ретротранспозонов Ty3/gypsy. Ретротранспозоны — это участки ДНК, способные перемещаться по геному. Притом они делают это не сами, а через промежуточные молекулы. Сначала с них считывается мРНК, а затем в ходе обратной транскрипции по ее «шаблону» образуются фрагменты ДНК, идентичные изначальным ретротранспозонам. Тот же процесс происходит и при размножении ретровирусов в клетках хозяина. Получившиеся участки ДНК встраиваются в новые области генома. Интересно, что у млекопитающих до половины всей ДНК составляют именно ретротранспозоны, а у растений их доля в геноме может быть еще выше.

Читать подробнее в источнике: elementy.ru