新しい研究によれば、基本的な分子レベルでどのように記憶が形成されるかは、ほんの数滴で変化します。

アルコール中毒やその他の薬物乱用との戦いでの多くの課題の1つは、回復に向かう途上でも、再発のリスクです。 厄介なフルーツハエでさえ、アルコールに対する欲求があり、ハエの報酬と回避の記憶を形成する分子シグナルは人間とほとんど同じであるため、研究の良いモデルです。

新しい研究は、アルコールがこの記憶形成経路をハイジャックし、ニューロンで発現されたタンパク質を変化させ、渇望を形成することを見出した。

悪い経験、良い時代

ブラウン大学の神経科学准教授で論文の上級著者であるKarla Kaunは、報酬記憶の作成と維持に関わる分子シグナル伝達経路や遺伝子発現の変化を明らかにするため、学部、技術者、およびポスドク研究者チームと協力しました。

ブラウンのCarney Brain Science Institute所属のKaunは、「私が理解したいことの1つは、実際に神経毒であるときに虐待の薬が本当に価値ある記憶を生み出す理由です。

「アルコール、アヘン、コカイン、メタンフェタミンのすべての薬物は、副作用があります。 彼らは人を吐き気にしたり、人に酔い過ぎをさせたりするので、どうしてそんなに有益なのですか？ なぜ彼らの悪いことではなく良いことを覚えていますか？ 私のチームは、虐待の薬が何を覚えているのか、なぜ彼らが渇望を引き起こしているのかを分子レベルで理解しようとしています。

研究者が欲求が形成されたときにどの分子が変化しているかを理解すれば、アルコール依存症や中毒の回復を助ける方法を見つけ出すことができます。

ドミノ効果

フルーツハエは100,000ニューロンのみを有し、ヒトは100億を超える。 小規模に加えて、世代の科学者がこれらのニューロンの活動を回路および分子レベルで操作するための遺伝的ツールを開発したという事実が、Kaunのチームにとって完璧なモデル生物であり、関与する遺伝子および分子シグナル伝達経路アルコール報酬の記憶で、彼女は言う。

研究者は遺伝的ツールを使用して、重要な遺伝子を選択的に消して、どこでアルコールを見つけるかを訓練しました。 これにより、この報酬行動にどのようなタンパク質が必要であるかを知ることができました。

ハエのアルコール嗜好に関与するタンパク質の1つはノッチであると研究者らは見出した。 ノッチは、ヒトおよび他のすべての動物における胚発生、脳発生および成人脳機能に関与するシグナル伝達経路における最初の「ドミノ」である。 分子シグナル伝達経路は、最初のドミノが落ちると（この場合、生物学的分子が活性化する）ドミノのカスケードとは異なりますが、より多くのトリガーがトリガーされます。

アルコールが影響を与えるシグナル伝達経路の下流のドミノの2つは、ドーパミンXNUMX様受容体と呼ばれる遺伝子です。これは、「心地よい」神経伝達物質であるドーパミンを認識するニューロン上のタンパク質を作ります。

「ドパミン-2様受容体は、記憶が喜んでいるのか嫌悪であるのかをコードすることに関与していることが知られている」と博士研究員エミリー・ペトルチェッリは現在、サザン・イリノイ大学の研究室の助教授である。 そしてアルコールはこの保存された記憶経路を乗っ取って渇望を形成する。

調べられたアルコール報酬経路の場合、シグナル伝達カスケードは、ドーパミン受容体遺伝子をオンまたはオフにしないか、または作製されるタンパク質の量を増減させなかった、とKaunは述べている。 代わりに、それは微妙な効果をもたらしました。重要な領域の単一のアミノ酸「文字」によって作られたタンパク質のバージョンを変更しました。

オンとオフ

「この小さな変化の生物学的影響が何であるかはわかりませんが、この研究の重要な発見の1つは、科学者はどの遺伝子がオンとオフになっているかを調べる必要があるだけでなく、オンとオフになって、 "Kaunは言う。 「これらの結果は、他の中毒型に翻訳される可能性が高いと考えているが、誰もそれを調査していない」と語った。

チームは、アヘン剤が同じ保存された分子経路に及ぼす影響を研究することにより、その作業を継続している。 さらに、Kaunは精神医学と人間行動の助教授John McGearyと協力して、アルコール乱用患者のDNAサンプルを見て、ハエで発見された渇望関連遺伝子のいずれかに遺伝子多型があるかどうかを調べる。

「これが人間でも同じように働くならば、ワイン1杯で経路を活性化することができますが、1時間以内に正常に戻ります。 その間に1時間の休憩をとった3枚の眼鏡の後、24時間後に経路は正常に戻らない。 この永続性は、記憶回路の遺伝子発現を変えている可能性が高いと考えています。

「次回に1杯のワインを友人や配偶者と分けたときに気をつけておくだけのものです」と彼女は付け加えます。

調査結果はジャーナルに掲載されています ニューロン。 国立衛生研究所はこの研究に資金を提供した。

情報源： ブラウン大学

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