Streszczenie: Naukowcy zidentyfikowali kluczową rolę genu KDM5B w uczeniu się i zapamiętywaniu. Ich badanie pokazuje, że myszy z obniżoną funkcją tego genu wykazują znaczne deficyty w pamięci i zdolności do uczenia się.

Eksperymenty wykazały, że KDM5B jest niezbędny do wzmacniania połączeń neuronowych, kluczowych dla tworzenia pamięci. Odkrycie to nie tylko pogłębia zrozumienie funkcji poznawczych, ale także otwiera nowe możliwości leczenia niepełnosprawności intelektualnej i schorzeń takich jak autyzm.

Kluczowe fakty:

1. Funkcja genu w pamięci: KDM5B odgrywa kluczową rolę w regulacji siły połączeń neuronalnych, która jest kluczowa dla uczenia się i pamięci.
2. Wpływ na niepełnosprawność intelektualną: Chociaż KDM5B powiązano z autyzmem i niepełnosprawnością intelektualną, jego bezpośredni wpływ na uczenie się i pamięć dostarcza nowych informacji na temat potencjalnych celów terapeutycznych.
3. Metodologia Badań: Badanie obejmowało genetyczną modyfikację myszy w celu ograniczenia funkcji KDM5B u dorosłych, izolując wpływ genu na uczenie się od efektów rozwojowych, przy czym istotne ustalenia dotyczyły pogorszenia funkcji poznawczych i napadów padaczkowych.

Źródło: Uniwersytet w Exeter

Odkryto, że gen wcześniej powiązany z niepełnosprawnością intelektualną reguluje uczenie się i pamięć u myszy.

Gen, tzw KDM5B wcześniej łączono z niektórymi zaburzeniami związanymi z niepełnosprawnością intelektualną i autyzmem. W populacji ogólnej niektóre warianty są również powiązane z obniżoną funkcją mózgu, chociaż nie są one wystarczające, aby spowodować jawną niepełnosprawność lub objawy behawioralne.

Teraz naukowcy z King’s College London, University of Exeter i University of California Irvine odkryli, że zmniejszona funkcja genu w mózgu powoduje utratę zdolności uczenia się i pamięci oraz zmniejszenie zdolności mózgu do wzmacniania połączeń między neuronami. co jest kluczowe w tworzeniu wspomnień.

Nowe badanie zespołu na myszach, opublikowane w czasopiśmie Journal of Neuroscience opisuje, jak myszy rozmnażały się bez w pełni funkcjonalnego organizmu KDM5B gen mają gorsze zdolności uczenia się i zapamiętywania.

Aby wykluczyć możliwość, że efekt ten mógł być spowodowany wpływem na rozwój mózgu, badacze zmniejszyli także ilość tego genu w oddzielnej grupie dorosłych myszy, w hipokampie – obszarze mózgu odpowiedzialnym za pamięć.

Odkryli, że obniżona funkcja genów spowodowała napady padaczkowe u niektórych myszy oraz pogorszenie ich zdolności uczenia się i pamięci. Eksperymenty laboratoryjne sugerują, że wzmocnienie połączeń między neuronami podczas tworzenia pamięci zostało zmniejszone.

Profesor Albert Basson, którego grupa badawcza rozpoczęła pracę w King’s College London i od tego czasu przeniosła się na Uniwersytet w Exeter, powiedział: „Pamięć i zdolność uczenia się mają fundamentalne znaczenie dla naszego potencjału intelektualnego, jednak wciąż mamy wiele do nauczenia się na temat mechanizmy leżące u podstaw.

„Od ponad dekady KDM5B gen powiązano z autyzmem i niektórymi formami niepełnosprawności intelektualnej, ale sama mutacja w tym genie nie zawsze jest wystarczająca, aby spowodować te schorzenia, dlatego nie badano go szczegółowo.

„Nasza praca pokazuje, że KDM5B jest ważny dla uczenia się i pamięci oraz zapewnia nowy wgląd w podstawowe mechanizmy pamięci i uczenia się, co jest kluczowe na ścieżce do znalezienia nowych sposobów poprawy tych funkcji”.

KDM5B może modyfikować strukturę materiału genetycznego w naszych komórkach, co określa, czy geny niezbędne do rozwoju i funkcjonowania mózgu ulegają ekspresji w odpowiedniej ilości i we właściwym czasie.

Doktor Leticia Peres-Sisquez, która przeprowadziła badanie w King’s College w Londynie, powiedziała: „Postanowiliśmy zbadać, czy KDM5B zdolność do modyfikowania materiału genetycznego ma bezpośredni wpływ na uczenie się i pamięć.

„Odkryliśmy, że gen ma bezpośredni wpływ na uczenie się i pamięć – który różni się od jakiegokolwiek wpływu zachodzącego na rozwój mózgu. Gen ten będzie teraz znacznie bardziej interesujący dla badaczy poszukujących nowych metod leczenia schorzeń, w tym autyzmu i innych zaburzeń związanych z niepełnosprawnością intelektualną”.

Finansowanie: Badanie zostało sfinansowane przez Medical Research Council i National Institutes of Aging, przy wsparciu Wellcome.

Informacje o genetyce, uczeniu się i wiadomościach z badań nad pamięcią

Autor: Louise Vennells
Źródło: Uniwersytet w Exeter
Kontakt: Louise Vennells – Uniwersytet w Exeter
Obraz: Zdjęcie przypisuje się Neuroscience News

Orginalne badania: Otwarty dostęp.
„Gen ryzyka niepełnosprawności intelektualnej Kdm5b reguluje konsolidację pamięci długoterminowej w hipokampie” – Albert Basson i in. Journal of Neuroscience

Abstrakcyjny

Gen ryzyka niepełnosprawności intelektualnej Kdm5b reguluje konsolidację pamięci długotrwałej w hipokampie

Demetylaza histonowo-lizynowa KDM5B jest powiązana z recesywnymi zaburzeniami niepełnosprawności intelektualnej oraz heterozygotycznymi wariantami obcinającymi białka w KDM5B są powiązane z obniżonymi funkcjami poznawczymi w populacji.

Rodzina demetylaz lizyny KDM5 pełni funkcje rozwojowe i homeostatyczne w mózgu, z których niektóre wydają się być niezależne od aktywności demetylazy lizyny.

Aby określić funkcje KDM5B w uczeniu się i pamięci zależnej od hipokampa, najpierw zbadaliśmy homozygotyczne myszy płci męskiej i żeńskiej pod kątem Kdm5b^ΔARID allel pozbawiony aktywności demetylazy. Kdm5b^{ΔARID/ΔARID} myszy wykazywały nadpobudliwość i deficyty pamięci długotrwałej w zadaniach uczenia się zależnych od hipokampa.

Ekspresja wczesnych, zależnych od aktywności genów była u tych myszy obniżona i nadmiernie aktywowana pod wpływem bodźca do nauki w porównaniu z myszami typu dzikiego (WT). Szereg innych genów związanych z uczeniem się również uległo znacznemu rozregulowaniu Kdm5b^{ΔARID/ΔARID} hipokamp.

Następnie powaliliśmy Kdm5b szczególnie u dorosłego hipokampa myszy WT z shRNA. Kdm5b powalenie spowodowało spontaniczne drgawki, nadpobudliwość i zależną od hipokampa pamięć długoterminową oraz deficyty długotrwałego wzmocnienia.

Odkrycia te identyfikują KDM5B jako krytyczny regulator ekspresji genów i plastyczności synaptycznej w dorosłym hipokampie i sugerują, że przynajmniej niektóre fenotypy poznawcze związane z KDM5B warianty genów są spowodowane bezpośrednim wpływem na mechanizmy konsolidacji pamięci.