Ukládání vzpomínek a synaptická převodovka

Jedno u z největších záhad biologie je mechanismus ukládání vzpomínek v mozku. Se zajímavou teorií nedávno přišli Ben Goult a Samuel Barnett. Jejich model ukládání vzpomínek v lidském mozku předpokládá zapojení mechanicky ovládaných molekul – konkrétně talinu.

Talin spojuje adhezní struktury (takové, kterými se buňka přichytne k okolí — tedy, v nervové synapsi například k jinému neuronu) s aktinovým cytoskeletem. Obsahuje 13 nezávislých mechanosenzitivních domén. Jejich konformace je závislá na mechanickém pnutí, které na ně působí. Každá z těchto domén může fungovat jako „přepínač“ uzavřené a otevřené konformace, něco jako „0“ a „1“, tedy v jistém smyslu binární kód.

Takový kód by v nervové buňce bylo možno přečíst pomocí jiných cytoskeletárních proteinů, které se vážou na mechanosenzitivní domény talinu. Tímto proteinem může být třeba vinculin, který se na talin váže jen tehdy, jsou-li tyto domény v určité konformaci, a tím je zároveň stabilizuje.

Cílené a specifické „otevírání“ jednotlivých domén talinu má také za následek významné prodlužování celé molekuly, a tím i fyzický posun navázaných signálních proteinů v prostoru. Jedna molekula talinu se může, v závislosti na konformaci jednotlivých domén, prodloužit asi na desetinásobek.

Každá adhezní struktura obsahuje stovky molekul talinu. Model „synaptické převodovky“ předpokládá koordinované ovládání binárních přepínačů způsobem, který jednak fyzickým posouváním signálního uzlu v každé synapsi ovlivňuje signální potenciál takové synapse (tím, zda je ve fyzickém dosahu pro další signální molekuly), a zároveň umožňuje jakési ukládání informace v binárním kódu talinových molekul.

Barnett S. F. H., Goult B. T.: bioRxiv, 2022, DOI: 10.1101/2022.06.16.496395

Goult B. T.: Front. Mol. Neurosci., 2021, DOI: 10.3389/fnmol.2021.592951