Tau-proteiini valitsee ja vahvistaa muistoja aivoissa

Kuvittele sinfonia, jossa kapellimestari hiljaisesti päättää, mitkä instrumentit kantavat melodiaa vuosia nuotin kirjoittamisen jälkeen. Nyt vaihda muusikot neuroneihin ja kapellimestarin tahtipuikko proteiiniin nimeltä tau. Flindersin yliopiston johtama tutkijaryhmä on todennut, että tau tekee enemmän kuin ilmestyy Alzheimerin solmuihin - se auttaa valitsemaan ja stabiloimaan neuronit, jotka pitävät muiston elossa.

Artikkeli, joka on julkaistu Nature Communications -lehdessä ja tehty yhteistyössä University of New South Walesin ja Macquarie-yliopiston kollegoiden kanssa, tarkastelee hiirien 'etämuistoja' - muistijälkiä, jotka nousevat pintaan päiviä tai viikkoja tapahtuman jälkeen. Lyhytkestoinen muistin palautus? Säilynyt. Uuden oppiminen? Usein vielä mahdollista. Ongelma ilmenee myöhemmin, kun muistojen pitäisi kestää.

Apulaisprofessori Arne Ittner ja pääkirjoittaja Renée Kosonen jäljittivät tämän kestävyyden pieneen aivosolujen joukkoon, joita kutsutaan engram-soluiksi: muistin fyysiseksi jäljeksi. Vain muutamia soluja kutsutaan tallentamaan tietty kokemus. Tau toimii tämän rekrytoinnin aikana, siivoaa häiriötä ja auttaa aivoja valitsemaan puhtaan, tarkasti rajatun joukon edustamaan muistia. Ilman taun hienovaraista ohjausta muistot voivat muodostua hetkessä, mutta niiltä puuttuu voimaa selviytyä ajan kulumisesta.

Tau muuntuu oppimisen aikana kemiallisen muutoksen, fosforylaation, kautta. Tämä muutos, matalalla ja kontrolloidulla tasolla, näyttää toimivan aikataulutetun signaalin tavoin - ei vikana. Se koordinoi, mitkä engram-solut aktivoituvat yhdessä ja mitkä pysyvät hiljaa, terävöittäen muistijälkeä. Paradoksaalisesti sama molekyyliprosessi, kun se lähtee hallinnasta, on yksi Alzheimerin taudin tunnusmerkeistä.

Tau ei ole pelkästään sairauden syyllinen - se on muistin kapellimestari.

Mitä tapahtuu, kun tau on poikkeavaa? Tutkijat veivät tautiin liittyviä tau-muotoja engram-soluihin ja seurasivat kahdenlaisten vikojen kehittymistä. Jos poikkeavaa tau:ta oli läsnä oppimisen aikana, uusien muistojen muodostuminen heikkeni. Jos tau-pathologia ilmestyi myöhemmin, se ei niinkään pyyhkinyt muistijälkeä pois kuin katkaissut ne yhteydet, joita luonnolliset vihjeet käyttävät kutsuessaan muistoja esiin. Molemmissa tapauksissa aivotoiminnan kuvioista tuli häiriintyneitä ja epäjärjestyneitä, mikä haittasi muistin organisointia ja palauttamista.

Tarinaan liittyy mielenkiintoinen käänne. Vaikka tau puuttui, muistijälkiin päästiin yhä käsiksi stimuloimalla suoraan engram-soluja. Toisin sanoen muisti voi pysyä jossain piirissä koodattuna, mutta tau näyttää olevan tarpeen, jotta tavalliset aistivihjeet palauttavat yhteyden tuohon tallennettuun tietoon. Ajattele tau-proteiinia kirjastonhoitajana, joka tietää, mitkä hakukortit kuuluvat millekin hyllylle; ilman kirjastonhoitajaa kirjat ovat olemassa, mutta niiden löytäminen on ongelma.

Varauksia on syytä huomioida. Kokeet tehtiin hiirillä, ja ihmisen aivojen monimutkaisuus on suurempi. Silti tutkimus muuttaa taun käsitettä yhdensuuntaisesta pahiksesta kaksiteräiseksi toimijaksi: välttämätön terveen muistin organisoinnille, mutta tuhoisa sairautensa muodoissa. Tämä vivahde avaa strategisen mahdollisuuden. Jos tutkijat oppivat säilyttämään tai matkimaan taun järjestävää roolia samalla kun estetään sen haitallinen aggregoituminen, uudet hoidot voisivat joskus vahvistaa muistia dementiaa sairastavilla potilailla.

Kysymyksiä on edelleen. Voimmeko kohdistaa sen fosforylaation, joka auttaa muistia, ilman että laukaistaan se fosforylaatio, joka vahingoittaa sitä? Voivatko hoidot palauttaa yhteyden vihjeiden ja engram-solujen välillä ilman, että muistijälki itsessään tuhoutuu? Vastaukset merkitsevät paljon enemmän kuin laboratoriohiirille, niille kaikille, jotka ovat nähneet läheisen kamppailevan pitääkseen kiinni siitä, mikä ennen oli tuttua.