21. Гены, контролирующие обучаемость и память у дрозофилы.

Мутанты с нарушением памяти. Среди них наблюдается весьма существенное разнообразие. Так, для мутантов по генам dunce и rutabaga характерно очень резкое угасание памяти в первые же 30 мин по окончании обучения. Между тем у некоторых мутантов по гену Creb2 нарушение памяти становится заметным не сразу, а только по прошествии нескольких часов. Судя по этим данным, ген Creb2 "отвечает" у дрозофилы непосредственно за ДП, а гены dunce и rutabaga - за КП.

Как выяснилось, мухам присуща и средневременная память, контролируемая генами amnesiac и DC0.

Вывод: процесс формирования памяти у дрозофилы можно представить в виде трех последовательных этапов.

Для дрозофилы характерно 4 вида памяти: КП, средневременная память, ДП и устойчивая к анестезии. Первые три вида памяти формируются последовательно, а четвёртый - относительно независимо от них.

Функции генов, контролирующих обучаемость и память у дрозофилы:

Гены latheo и linotte в основном экспрессируются на личиночной стадии развития, обеспечивая процесс формирования НС. Соответственно у дрозофил, мутантных по этим генам, наблюдается частичная недоразвитость "ГМ", что, по-видимому, и приводит к заметному снижению обучаемости.

Гены dunce, rutabaga, DC0 и Greb2 экспрессируются преимущественно не в личинке, а во взрослой дрозофиле и не оказывают существенного влияния на развитие организма. Это значит, что они контролируют какие-то процессы, непосредственно связанные с обработкой и хранением информации.

Ген rutabaga: его "продуктом" является фермент аденилатциклаза (он обеспечивает синтез циклического аденозинмонофосфата – одного из наиболее важных вторичных мессенжеров.

Вывод: мухи, мутантные по гену rutabaga, отличаются от нормальных пониженным содержанием цАМФ.

Ген dunce: тоже принимает непосредственное участие в контроле метаболизма циклического аденозинмонофосфата, однако играет противоположную роль. Этот ген кодирует одну из разновидностей фосфодиэстераз – ферментов, которые в отличие от аденилатциклазы не синтезируют цАМФ, а, наоборот, его разрушают. В результате у мух, мутантных по данному гену, содержание цАМФ значительно выше нормы.

Недостаток или избыток данного химического соединения существенно отражается на когнитивных способностях организма.

Ген DC0: он кодирует каталитическую субъединицу протеинкиназы А. Этот фермент участвует в том же каскаде, что и цАМФ (цАМФ регулирует активность данной протеинкиназы. Т.о. ген DC0 контролируют следующие после цАМФ молекулярное звено в механизме передачи информации о воспринятом сигнале.

Продуктом гена Сreb2 является белок, относящийся к числу транскрипционных факторов. В обычных условиях он остаётся практически неактивным, однако, будучи фосфорилированным протеинкиназой А, включается в регуляцию экспрессии целого ряда генов и тем самым запускает дальнейшие этапы каскада.

Итак, в контроле обучаемости и памяти у дрозофилы принимают участие как минимум две группы генов: первая "отвечает" за развитие НС, а вторая – за передачу воспринятой информации.

Оказалось, что разные нарушения каскада по-разному отражаются на процессе формирования памяти: чем раньше нарушение, тем сильнее наблюдаемые последствия.

Мухи, мутантные по гену rutabaga ,характерно резкое ослабление обонятельной памяти в первые же 30 мин по окончании обучения. В результате у таких мутантов не могут сформировать ни долговременную, ни средневременную, ни кратковременную память.

У дрозофил, мутантных по гену Creb2, нарушение памяти проявляется значительно позже. В этом случае заметно ослаблена лишь долговременная память, а кратковременная и средневременная практически неизменны.

Наконец, у мух, мутантных по гену DC0,наблюдаемые изменения носят промежуточный характер.

Вывод: у дрозофилы формирование долговременной обонятельной памяти связано с возникновением новых межнейронных контактов, т.е. со структурными изменениями ГМ. Неудивительно, что этот вид памяти достаточно стабилен и практически нечувствителен к различным внешним воздействиям;

Формирование КП и СП обусловлены более быстрыми молекулярными процессами, для запуска которых необходим биосинтез цАМФ. По-видимому, конечным результатом подобных процессов является образование неких белковых комплексов, легко разрушаемых различными внешними воздействиями. Именно поэтому КП и СП нестабильны.