摘要：研究人员开发了一个新平台来探索树突翻译在记忆形成中的作用及其对智力障碍的影响。通过采用一种名为 TurboID 的新方法，研究人员发现了一系列以前未知的参与树突内记忆相关蛋白质合成的因素，揭示了可能导致脆性 X 综合征等疾病的分子机制。

这项研究标志着在了解树突中的蛋白质合成如何有助于学习和记忆方面取得了重大进展，可能为治疗神经发育障碍开辟新途径。研究小组的研究结果表明，树突内蛋白质（包括新发现的微肽）的局部产生对于记忆形成至关重要，这对以记忆障碍为特征的疾病具有影响。

关键事实：

1. 研究小组发现了记忆形成过程中树突中产生的 1000 种小蛋白质或微肽，这些蛋白质是以前未知的。
2. 该研究强调了 FMRP（一种与脆性 X 综合征相关的蛋白质）在树突内结合 mRNA 中的作用，为理解智力障碍提供了一条新途径。
3. dendritic-TurboID 技术的发展可以对树突中的蛋白质合成进行前所未有的详细分析，为神经科学研究中的广泛应用提供了潜力。

资料来源：洛克菲勒大学

读完本文后不到二十分钟，您的大脑将开始在协调的神经元活动爆发中存储您刚刚阅读的信息。

支撑这一过程的是一种称为树突翻译的现象，它涉及树突内局部蛋白质产量的增加，树突是从神经元细胞体伸出并在突触处接收来自其他神经元的信号的多刺分支。它是记忆的关键过程，其功能障碍与智力障碍有关。 

洛克菲勒大学的罗伯特·B·达内尔（Robert B. Darnell）说，这使得树突翻译的内部运作成为“理解记忆形成的圣杯”。他的团队刚刚在《 自然神经科学》上发表了一项研究 ，描述了一个能够识别驱动树突翻译的特定调节机制的新平台。

该团队利用一种名为 TurboID 的方法来发现一整套以前未知的记忆形成因素，揭示了树突中的蛋白质合成如何促进学习和记忆的机制。

这些发现也可能对智力障碍产生影响，例如脆性 X 综合征。

“技术限制长期以来一直无法对参与记忆形成的突触活动进行全面的清查，”主要作者 Ezgi Hacisuleyman 说，他在达内尔实验室作为博士后研究员进行了这项研究。她现在是佛罗里达大学斯克里普斯研究所的助理教授。

“我们的新技术可以以极高的分辨率来实现这一目标，在体外观察神经元，这些神经元与我们在大脑中看到的非常相似。”

“哈西苏莱曼的工作定义了一条全新的生化途径，它符合、补充并极大地扩展了我们对记忆和学习的已有了解，”罗伯特和哈里特·海尔布伦教授达内尔补充道。

代谢 RNA 的独特方式

记忆的形成以海马体为中心，海马体是一个对于学习至关重要的大脑区域，当外科医生在 20 世纪 40 年代将海马体从癫痫患者体内切除时，患者会记得自己的童年，但失去了形成新记忆的能力。

现在已经清楚，记忆的形成部分是由于海马体树突局部合成了新的蛋白质。

达内尔是一位医师兼科学家，他在与免疫系统攻击海马体的患者一起工作时，亲身观察到了树突翻译的重要性。

“我会和病人交谈 30 分钟，然后离开房间，再走回来，就好像他们以前从未见过我一样，”他说。

“从那时起，我开始关注为什么海马体神经元有自己的 RNA 代谢调节系统——体内其他细胞没有使用这个系统。”

事实证明，这个系统是我们的大脑如何形成记忆和学习新信息的核心，并成为达内尔实验室的重点，最终他的团队在 2003 年开发了 CLIP，这种方法使研究人员能够研究那些蛋白质。结合并影响 RNA。但局限性仍然存在。

“关于神经元如何响应树突刺激的许多细节仍然缺失，”哈西苏莱曼说。

“我们需要这些信息，因为它在确定神经元如何发挥作用以及神经系统疾病中经常出错的地方发挥着作用。”

1,000 种微肽

为了更好地了解树突变化在学习中的作用，Hacisuleyman 扩展了 TurboID 平台，使其与 RNA 测序、CLIP、翻译和蛋白质分析协同工作。

该平台允许团队在神经元激活之前、期间和之后几分钟追踪树突的活动，捕捉细胞中蛋白质合成的关键时刻，更重要的是，捕捉被认为是记忆形成的关键阶段。

对这些关键时刻的分析揭示了树突中的微观剧变。激活后，局部核糖体会跳到 mRNA 上，这一行为具有记忆形成的所有生化特征，并且模型预测该行为将导致树突不仅产生新蛋白质，而且产生 1,000 个被称为微肽的小蛋白质，其功能尚不清楚。

研究小组还发现了一种 RNA 结合蛋白，有助于密封这些核糖体和 mRNA 之间的连接，并证明如果该蛋白被禁用，所提出的微肽将不会形成。

“我们从来不知道这些微肽可能存在，”达内尔说。

“它开辟了一个新的研究领域，我们可以在其中询问这些肽可能发挥什么作用以及它们如何影响记忆形成。这是一个如此巨大的发现，有数十种甚至数百种途径可以实现这一目标。”

在研究人员将在未来的研究中展开的众多观察结果中，有一个很引人注目：研究小组指出，某种蛋白质因其与树突中 mRNA 的大量结合而脱颖而出。

这种被称为 FMRP 的蛋白质是大脑发育和功能的关键，对 FMRP 产生不利影响的基因突变会导致脆性 X 综合征，这是智力障碍最常见的遗传原因之一。

“我们的发现与 FMRP 的分子生物学非常吻合，也为未来了解 Fragile X 的问题所在打开了大门，”Darnell 说。

除了论文的直接发现之外，dendritic-TurboID 还可以让研究人员检查其他大脑区域的蛋白质合成，并将研究结果应用于不同的疾病。

“我们现在可以开始仔细研究许多其他网站，”哈西苏莱曼说。

“当你像哈西苏莱曼那样开发一项新技术时，你就会进入一个以前没有人去过的房间，”达内尔补充道。 “灯亮了，发现的结果让你大吃一惊。”