前(27)日，紐約阿爾伯特愛因斯坦醫學院(Albert Einstein College of Medicine)研究團隊發現，當形成長期記憶時，一種名為TLR9蛋白質(Toll Like Receptor 9)會導致DNA斷裂，觸發發炎反應，進而修復DNA然後鞏固記憶。此研究發表於《Nature》上。
 
而TLR9蛋白在掌握記憶的海馬迴神經元中最為活躍，它會使神經元中的DNA斷裂，然而，成熟的神經元無法有效地進行細胞分裂，因此無法透過正常的細胞分裂過程修復DNA。在這種情況下，與細胞分裂和分化有關的中心體(centrosome)會積聚在神經元內。這一發現引起了研究團隊的興趣，因為中心體參與DNA修復的情況對於成熟神經元而言是一個意外的現象。
 
研究團隊為了理解這些DNA斷裂在記憶形成中的作用，神經學家Jelena Radulovic共同與團隊訓練老鼠，把牠們放置陌生環境並進行電擊，使老鼠再次被放入該環境時，會「記得」該經歷並表現出恐懼，例如僵硬待在原地。
 
研究發現，訓練老鼠四天後負責發炎反應的基因在神經元中活躍，不過，訓練三週後，同樣的基因活性大幅降低。
 
研究團隊進一步將老鼠的TLR9蛋白質基因刪除，發現老鼠在回憶訓練遇到了困難，當再次放入曾經遭受電擊的環境時，老鼠僵硬的頻率遠低於永遠完整基因的老鼠。
 
研究團隊發現，TLR9蛋白質會對細胞質中游離的DNA觸發免疫反應，而發炎反應就類似於免疫細胞在防禦病原體侵入的遺傳物質，不過，神經元並不是在對侵入者作出反應，而是對自己的 DNA 作出反應。
 
DNA的斷裂通常被認為是一種不良的現象，特別是與癌症有關，麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology)神經生物學家Li-Huei Tsai表示，在這種情況下，DNA斷裂和修復可能是記憶形成和持久性的關鍵，有助於我們更深入地理解大腦中記憶的形成過程，以及與發炎反應的潛在機制。
 
這也暗示了一個可能性，DNA斷裂和修復在患有阿茲海默症病患中無法正常發生，導致神經元中的DNA產生錯誤的積聚。
 
在其他研究結果顯示，海馬迴中有個神經元稱作engram，其對於記憶形成至關重要，在學習事件後會表達特定的基因，形成了特定的神經元連接或者分子改變，以儲存該記憶。
 
都柏林三一學院(Trinity College Dublin)神經學家Tomás Ryan認為，DNA的損傷和修復可能是engram建立新記憶的結果，不過，目前對於這項研究結果與其他已有的記憶形成研究之間的關聯性尚存在一定程度的疑問。
 
參考資料：
https://www.nature.com/articles/d41586-024-00930-y
 
(編譯/實習記者 鐘御慈)