Найдена генетическая связь с памятью о страхе, скрывающаяся в "мусорной ДНК"

С помощью нового мощного метода секвенирования исследователи обнаружили у мышей гены, которые работают над хранением воспоминаний, связанных со страхом. Эти гены скрыты в относительно неизвестных областях генома млекопитающих, которые мы считали "нежелательной ДНК".

"Это похоже на использование возможностей телескопа Хаббла для того, чтобы заглянуть в неизвестные области мозга", - сказал нейроэпигенетик Тимоти Бреди из Квинслендского университета, описывая новую методику, которая позволяет заглянуть в те области генома, которые до сих пор не поддавались тщательному изучению. 

Гены могут быть вовлечены в расстройства страха, такие как фобии и посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР), от которого ежегодно страдают 15 миллионов взрослых в США.

У каждого из нас есть воспоминания, которые вызывают толчки ужаса в позвоночнике, заставляют нас избегать каких-то предметов (пауки, высота) или определенных ситуаций (публичные выступления). Это здоровая реакция обучения, которую мы выбираем, поскольку она обеспечивает нам физическую или социальную безопасность.

Но в нормальных ситуациях повторяющееся воздействие этих сигналов страха без каких-либо плохих событий должно со временем отучить вас от реакции страха.

Страх и его угасание происходит в инфралимбической префронтальной коре нашего мозга, и последние исследования проследили этот процесс до транскрипционных механизмов и эпигенетики - модификаций ДНК, которые изменяют способ выражения, но не саму последовательность ДНК.

Однако для некоторых из нас это снижение уровня страха так и не наступает.

Страхи упрямо застревают, становясь убийцей разума, который не позволяет нашему мозгу рационально решать эти проблемы или двигаться дальше от страшных событий. 

Используя мышей, вызвавших страх, и новый метод секвенирования РНК, исследователи более внимательно изучили молекулы, называемые длинными некодирующими РНК (lncRNA), которые уже были замечены в качестве регуляторов генов, связанных с такими состояниями, как наркомания, депрессия, шизофрения и тревожность. Сорок процентов выявленных на сегодняшний день lncRNA находятся в нейронах в больших концентрациях.

Исследователи обнаружили, что класс этих генов, которые они назвали eRNAs, экспрессирующихся в инфралимбической префронтальной коре головного мозга мышей, участвует в связывании нашего опыта с регуляцией экспрессии генов.

Один из генов, названный ADRAM (activity-dependent lncRNA associated with memory), работает как строительный лес, обеспечивающий доступ других молекул к гену для его экспрессии, и координирует другие молекулы, включая eRNAs, которые экспрессируют ген, помогающий притупить страх. 

Когда экспрессия ADRAM была нокаутирована у мышей до того, как они были лишены страха, они не показали никакой разницы во время тренировок по притуплению страха по сравнению с контрольной группой.

Однако впоследствии мыши с нокаутом продолжали испытывать страх, что свидетельствует о том, что их память на угашение страха была нарушена. Другие виды поведения, связанные со страхом и тревогой, оставались нормальными.

"Эти данные показывают, что эффект [нокаута гена] на угашение страха обусловлен его влиянием на познание, а не на неспецифические физиологические показатели генерализованной тревоги", - пишут исследователи в своей статье.

Команда предупреждает, что они пока не знают, играет ли ADRAM более обширную роль в познании, и данное исследование обнаружило эти специфические эффекты только у самцов мышей. Однако многие из этих фундаментальных молекул сохраняются у разных видов, и эти результаты свидетельствуют о том, что данный класс генов lncRNA заслуживает более пристального изучения.

"Наши результаты свидетельствуют о том, что длинные некодирующие РНК служат мостом, связывающим динамические сигналы окружающей среды с механизмами, которые контролируют реакцию нашего мозга на страх", - пояснил Бреди.

"С этим новым пониманием активности генов мы можем теперь работать над созданием инструментов для избирательного воздействия на длинные некодирующие РНК в мозге, которые непосредственно изменяют память, и, надеюсь, разработать новую терапию для ПТСР и фобий".

Это исследование было опубликовано в журнале Cell Reports.