一种与认知和储存长期记忆有关的蛋白质，其外观和行为都与病毒蛋白质相似. 蛋白质, 称为弧, 是否具有类似于病毒用来感染宿主细胞的特性, 起源于几亿年前的一次偶然的进化事件.
病毒样蛋白质可能成为大脑中细胞间通讯新形式的基础，这一前景可能会改变大发娱乐对记忆形成方式的理解, 根据 杰森·谢泼德博士 一位神经科学家 大发娱乐 也是发表在该杂志上的这项研究的资深作者 细胞 1月. 11.
谢泼德第一次怀疑Arc有什么不一样，是在他的同事捕捉到一幅图像，显示这种蛋白质正在组装成大型结构时. 形状类似于月球着陆器上的太空舱, 这些结构看起来很像逆转录病毒, 艾滋病毒.
当时, 大发娱乐对Arc的分子功能和进化史知之甚少,谢泼德说，他已经研究这种蛋白质15年了. “说实话，我几乎对这种蛋白质失去了兴趣. 看到衣壳后，大发娱乐知道大发娱乐发现了一些有趣的东西."
研究上的空白并不是因为缺少一个有趣的课题. 先前的研究表明，缺乏Arc的老鼠会忘记它们仅仅24小时前学过的东西. 此外，他们的大脑缺乏可塑性. 在生命早期有一段时间，大脑就像一块海绵, 容易吸收新的知识和技能. 没有Arc，窗户永远不会打开.
科学家们从未考虑过负责获取知识的机制可能来自国外. 现在，谢泼德和他的团队的工作提出了这个有趣的可能性.
一切旧的都是新的
看到Arc形成病毒样结构的不同寻常的倾向，促使Shepherd用一种新的眼光仔细检查蛋白质序列. 他发现该密码的区域与病毒衣壳的区域相似. 是病毒感染的重要工具, 衣壳携带病毒的遗传信息，并在受害者体内的细胞间传递.
鉴于Arc看起来像病毒蛋白, 谢泼德和他的同事设计了一组实验来测试它是否也有类似的作用. 他们首先确定，Arc的几个副本可以自我组装成中空的病毒样衣壳，并隐藏自己的遗传物质, 在这个例子中是mRNA, 里面. 当科学家将衣壳添加到小鼠脑细胞中时, 或神经元, 在培养皿中生长, Arc将它的基因货物转移到细胞中.
病毒侵入宿主细胞后，会再次出现，准备再次感染. Arc的工作方式似乎与此类似. 科学家们收集了从老鼠神经元中释放出来的Arc，并确定蛋白质和它们的货物可以被另一组神经元吸收. 与病毒不同的是，激活神经元会调动Arc，触发衣壳的释放.
“大发娱乐知道Arc在很多方面都很特别, 但当大发娱乐发现Arc能够介导RNA的细胞间转运时, 大发娱乐被打倒了,该研究的主要作者说, 博士后研究员Elissa Pastuzyn, Ph.D. “据大发娱乐所知，没有其他非病毒蛋白以这种方式起作用.”
当闪电击中两次
Arc起源的故事是通过动物的基因组在整个进化过程中传播的. 三亿五千万到四亿年前，一件偶然的事情袭击了地球上漫游的四足生物. 逆转录病毒的祖先, 所谓的反转位子活动, 将其遗传物质插入动物的DNA中. 这一事件导致了大发娱乐今天所知的哺乳动物弧.
这种事件不止一次发生的事实暗示了它的重要性. 的同一期所附的论文 细胞 表明在果蝇中发现的Arc的一个版本看起来和行为都像病毒衣壳. 维维安Budnik的 马萨诸塞大学实验室的一项研究表明，果蝇可以将RNA从神经元传输到肌肉，从而控制运动. 尽管哺乳动物和苍蝇都是从同一类反转录转座子进化而来的, 这一事件发生在大约1.5亿年后的苍蝇身上.
“作为一名进化生物学家，这对我来说是最令人兴奋的,合著者castric Feschotte说, 博士学位, 康奈尔大学的教授. “这种情况至少发生了两次，这让大发娱乐认为它发生了更多.”
谢泼德认为，这可能意味着这种病毒激发的系统是有利的, 它可能代表了一种新的细胞间通讯形式. 这一假设还有待在哺乳动物身上验证. “了解Arc囊泡在活体动物中运输的货物对于理解这一途径的功能至关重要,他说.
还记得你刚刚学过的不寻常的病毒样蛋白质吗? 它可能在控制你的记忆.
动画编导：雅各布·洛佩兹、苏宜楚、雨果·瓦卡，FILM 3945-002
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这项研究得到了美国国立卫生研究院的支持，并将在《神经元基因Arc编码一种介导细胞间mRNA转移的反转录转座子Gag蛋白在线 细胞.
除了谢博德, Pastuzyn, 和Feschotte, 合著者是卡梅隆·戴, 雷切尔·卡恩斯, 玛德琳Kyrke-Smith, 安德鲁Taibi, 约翰·麦考密克, 内森Yoder), 以及犹他大学的大卫·贝尔纳普, Simon Erlendsson, 达斯汀Morado, 以及剑桥大学MRC分子生物学实验室的约翰·布里格斯.
参见:
脑细胞与病毒样胶囊共享信息 (大西洋)
记忆形成研究的突破揭示了“感染”大脑的hiv样蛋白质 (《新闻周刊》)
细胞攻击病毒样蛋白进行交流 (自然)