Nat:代谢酶ACSS2促进哺乳动物记忆形成 乙酰辅酶A合成酶2

顾汉现

Nature：重大突破！代谢酶ACSS2促进哺乳动物记忆形成 乙酰辅酶A合成酶2

来源：生物谷 2017-06-03 23:43

图片来自Phillip Mews, PhD, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania。

2017年6月3日/生物谷BIOON/---理解记忆如何产生、找回和最终在一生当中如何消失是诗词歌赋当中的素材。对医学研究人员而言，解决记忆的这些秘密是非常困难的。科学家们猜测“产生”新的记忆和储存旧的记忆都涉及在突触中表达蛋白。突触是两个神经元在功能上发生联系的部位。但是形成这些记忆也需要在细胞核中表达新的基因。细胞核是储存DNA的地方，在那里基因被“读取”从而建立细胞特异性的功能。

如今，在一项新的研究中，来自美国宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的研究人员在小鼠大脑中发现当建立新的记忆时，一种关键的代谢酶直接在神经元的细胞核内发挥作用从而关闭或开启基因。相关研究结果于2017年5月31日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Acetyl-CoA synthetase regulates histone acetylation and hippocampal memory”。

论文通信作者、宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院细胞与发育生物学系教授Shelley L. Berger博士说，“在学习之后，这种被称作乙酰辅酶A合成酶2（acetyl-CoA synthetase 2, ACSS2）的酶促进神经元的细胞核中的整个基因表达复合体‘在现场’开启关键的记忆基因。我们发现ACSS2的直接结合基因和它在调节学习和记忆的神经元中发挥的作用是两项完全意料之外的新发现。”

论文第一作者、Berger实验室前研究生Philipp Mews博士说，这项研究为治疗焦虑和抑郁等神经精神疾病提供一种新的靶标，已知在这些疾病中，神经元的表观遗传机制是其中的关键。Mews说，“我们猜测ACSS2可能在神经退行性疾病的记忆障碍中发挥着作用。”

记忆形成涉及突触重建，这依赖于一组记忆基因协调表达。加入一种化学基团到神经元基因组的特定位点上（该过程被称作乙酰化）打开紧密缠绕的DNA，从而能够“读取”参与记忆形成的基因，这就使得它们编码的蛋白可以表达。

神经生物学中的表观遗传机制（加入或移除这些影响基因表达的化学基团）作为不同神经元的很多功能的重要调节物而正得到人们更好地理解。在这项新的研究中，Berger团队发现酶ACSS2结合到神经元中的记忆基因上，从而直接调节和促进它们中的乙酰化过程，这最终控制小鼠的空间记忆形成。

Berger团队首先利用体外培养的神经元开展研究，结果发现ACSS2在分化的神经元的细胞核中增加表达，并且聚集在高度表达的基因上的增加的组蛋白乙酰化的位点附近。与此同时，ACSS2水平下降会降低神经元的细胞核中的乙酰辅酶A水平和乙酰化水平，因而降低记忆基因表达。

接着，Berger团队利用小鼠作为实验对象，发现如果阻断这些小鼠体内的ACSS2表达，那么这些小鼠针对放置在研究房间中的物体形成的长期记忆受到损害。在为期两天的试验中的第二天，这些实验小鼠确实不能探测移动的物体，然而对照组小鼠能够做到这一点。Mews说，“这是因为当缺乏ACSS2时，这些小鼠没有分子通路让记忆基因表达，从而不能够保留这些物体放置在何处的记忆。”换言之，特定大脑区域中的ACSS2水平下降会破坏在形成新的记忆或者更新旧的记忆中发挥功能的关键基因的“读取”。

在未来，Mews和Berger希望基于这种新发现的记忆通路，阻断海马体中的ACSS2表达，从而阻止创伤后应激障碍患者遭受的创伤性记忆“形成”，或者甚至可能清除它们。海马体是大脑中加工长期记忆的一个区域。（生物谷 Bioon.com）

原始出处：

Philipp Mews, Greg Donahue, Adam M. Drake et al. Acetyl-CoA synthetase regulates histone acetylation and hippocampal memory. Nature, Published online 31 May 2017, doi:10.1038/nature22405

http://news.bioon.com/article/6704600.html

https://www.nature.com/nature/jo ... ll/nature22405.html



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