为什么有的记忆能铭刻一生而有的只能存在几分钟?短期的记忆如何变化为长期的记忆?近日,北京大学分子医学研究所程和平-王显花课题组与中国科学技术大门生命科学学院毕国强课题组合作,发现神经元树突“线粒体炫旌旗灯号”在神经突触传递短时程记忆向长时程记忆的转化中可能发挥着关键作用,相干成果于2017年6月26日在Nature Communications在线发表。
线粒体炫是程和平课题组于2008年首次报道的单个线粒体的量子化旌旗灯号,它含有线粒体活性氧激增、基质瞬时碱化、膜电位瞬时降落等多重转变,时程为数十秒,是新情势的线粒体基本功能事件。线粒体炫广泛存在于多个物种及多种细胞,只要有功能性线粒体就存在线粒体炫旌旗灯号。线粒体炫的发生,既是一个耗能的过程,又存在对细胞产生氧化应激损伤的风险。多年来,程和平-王显花课题组一向在苦苦探寻线粒体炫为什么普遍存在的生物学诠释。
突触可塑性是学习记忆的神经基础。在不同类型的神经运动的调控下,短时程的突触可塑性只能持续几秒到几分钟,而长时程的突触可塑性可维持数十分钟到数小时甚至更长。联合课题组猜测,线粒体炫可能参与突触可塑性的某种旌旗灯号转导过程。为此,研究者选取学习记忆的经典细胞模型——大鼠的海马神经元——为研究对象,发展了长时程线粒体炫延续成像以及双光子飞秒脉冲激活线粒体炫等新技术。他们惊喜地发现,化学及电刺激方法诱发突触的长时程加强总是伴有突触附近一个或多个线粒体炫旌旗灯号;人为激活线粒体炫旌旗灯号,则能够稳固其附近的突触增大,从而产生从短时程加强向长时程加强的转化;故意思的是线粒体炫对突触可塑性的有用调控有着确定的时间窗口(刺激后30分钟内有用)和空间范围(2微米以内有用),表现了线粒体炫调控突触可塑性机制的特异性与正确性。进一步研究发现,线粒体炫的发生依靠于神经运动钙旌旗灯号及钙依靠性激酶,其所释放的活性氧旌旗灯号可能是促进突触长时程加强的旌旗灯号分子。
该工作首次报道了在突触可塑性过程中,线粒体炫作为数字化的生物旌旗灯号在线粒体接收、整合、传递旌旗灯号中的紧张作用,其科学价值在于首次揭示树突线粒体和突触之间的双向旌旗灯号传导机制。同时,该研究为理解线粒体炫的生物学意义提供了一个范例,即局部、瞬时的活性氧爆发为“烧制”突触水平的长时程记忆提供了一种可能的分子与亚细胞机制。
本文共同第一作者为付忠孝博士和言笑博士,通信作者为王显花副研究员、程和平教授和毕国强教授。该项目得到中科院先导专项、“973计划”以及国家天然科学基金的支撑。
线粒体炫促进神经元突触长时程增大
编辑:安宁
下一篇::北京大学-腾讯协同创新实验室关于分布式机器学习体系Angel的研究取得紧张进展
- 人民医院纪立农团队糖尿病分型研究成果在柳叶刀子刊发表
- 广东省纳米微米材料研究重点实验室在光电分解水制氢领域取得进展
- 李毓龙研究组开发检测缝隙连接的新型光遗传学方法
- 分子所刘颖课题组在eLife发文 报道去SUMO化修饰调控线粒体未折叠蛋白质反应及其介导的自然免疫和长寿
- 城环学院刘鸿雁课题组在天然•通信发文报导极端湿润天气对森林生产力的补偿效应
- 化学学院吕华课题组在降低蛋白质药物免疫源性方面取得紧张进展
我有话说
成人高考
- 湖南成人高考,湖南成人高考报名
- 河北成人高考,河北成人高考报名
- 北京成人高考,北京成人高考报名
- 天津成人高考,天津成人高考报名
- 山西成人高考,山西成人高考报名
- 内蒙古成人高考,内蒙古成人高考报名
- 辽宁成人高考,辽宁成人高考报名
- 吉林成人高考,吉林成人高考报名
- 黑龙江成人高考,黑龙江成人高考报名
- 上海成人高考,上海成人高考报名
- 江苏成人高考,江苏成人高考报名
- 浙江成人高考,浙江成人高考报名
- 安徽成人高考,安徽成人高考报名
- 福建成人高考,福建成人高考报名
- 江西成人高考,江西成人高考报名
- 山东成人高考,山东成人高考报名
- 河南成人高考,河南成人高考报名
- 湖北成人高考,湖北成人高考报名
- 广东成人高考,广东成人高考报名
- 海南成人高考,海南成人高考报名
- 重庆成人高考,重庆成人高考报名
- 四川成人高考,四川成人高考报名
- 贵州成人高考,贵州成人高考报名
- 云南成人高考,云南成人高考报名
- 西藏成人高考,西藏成人高考报名
- 陕西成人高考,陕西成人高考报名
- 甘肃成人高考,甘肃成人高考报名
- 青海成人高考,青海成人高考报名
- 宁夏成人高考,宁夏成人高考报名
- 新疆成人高考,新疆成人高考报名
- 广西成人高考,广西成人高考报名
最新文章
- 1不忘初心 用青春写就红色记忆
为庆祝中国共产党成立98周年、中华人民共和......
- 2物理学院颜学庆卢海洋团队提
日前,北京大学物理学院颜学庆教授和卢海洋研......
- 3人民医院纪立农团队糖尿病分
日前,国际权威杂志《柳叶刀》糖尿病与内分泌......
- 4物理评论快报报道刘运全教授
原子分子内电子运动的时间尺度约在阿秒(10-......
- 5物理学院颜学庆马文君团队行
日前,北京大学物理学院颜学庆教授/马文君研......
推荐文章
热门文章
- 1北大深圳研究生院新材料学院发表
可充电锂离子电池因其具备高的功率密度在能...
- 2城环学院生态系博士生在Ecology
8月8日,北京大学城市与环境学院生态系博士生...
- 3广东省纳米微米材料研究重点实验
广东省纳米微米材料研究重点实验室近期在国...
- 4工学院郭少军团队在Advanced Mat
近日,北京大学工学院郭少军团队在燃料电池高...
- 5生科院蒋争凡课题组连发两篇文章
近日,国际著名免疫学术期刊PLOSPathogens和...