我們腦中的記憶是由神經元間稱為「突觸（synapses）」的連結所維持。但這些突觸如何維持強健並使記憶維持鮮活達數十年呢？（美國）Stowers Institute for Medical Research 的神經科學家從一項果蠅研究中發現了一條重大線索：一種堅硬、自我複製的突觸蛋白團簇（clusters），或寡聚體（oligomers）是形成長期記憶的必要成份。
這項發現支持一種關於記憶的驚人新理論，對腦中其他與寡聚體相關之功能和疾病（包括阿茲海默症與 prion 疾病）的解釋，也有深遠的影響。
“位於突觸、自給自足的寡聚體族群也許是長期突觸轉變的關鍵，並構成記憶；事實上，我們的發現暗示，寡聚體在腦中扮演比先前所以為還要更廣泛的角色，” Kausik Si, Ph.D. 表示，Stowers Institute 的副研究員、這項新研究的資深作者，該研究已發表在 2012 年的 Cell 期刊線上版。
Si 在該領域的研究始於近十年前他在哥倫比亞大學諾貝爾桂冠，神經科學家 Eric Kandel 實驗室的博士研究期間。他發現 Aplysia californica 這種海蛞蝓（sea slug，因為海蛞蝓擁有大型、容易研究的神經元，所以一直受到進行記憶實驗的神經科學家喜愛）中，有種維持突觸的蛋白質稱為 CPEB（Cytoplasmic Polyadenylation Element Binding protein，細胞質多聚腺苷酸化元素結合蛋白）具有意料之外的特性。
一種有此結構的蛋白質是自補的（self-complementary）而且 — 非常像中空的蛋盒（egg cartons）– 能輕易地與自身的其他副本堆疊。CPEB 因而在神經元中有一部分是以寡聚體的形態存在，當神經元的突觸強化，其數量增加。這些寡聚體對於一般溶劑具有堅強的抗性，而且在神經元內也比單一拷貝的 CPEB 「單體（monomers）」更加穩定許多。充當樣板，從附近的自由單體形成的新寡聚體，它們似乎也藉此「主動維持（actively sustain）」其族群。
CPEB 般的蛋白存在於所有動物體內，而且在腦細胞中，它們扮演維持其他突觸強化蛋白製造的關鍵角色。Si 等人在過去幾年所進行的研究暗示，CPEB 的寡聚體化傾向並非只是偶然，事實上對於其穩固長期記憶的能力而言是必要的。”我們到目前為止仍缺乏的是證明這種確定性的實驗，” Si 表示。
在這項新研究中，Si 等人檢驗 Drosophila 屬果蠅的一種 CPEB 蛋白稱為 Orb2。如同其在 Aplysia 屬的相似物，它在神經元內形成寡聚體。”我們發現，當這些突觸受刺激時，神經元中的 Orb2 寡聚體變得更大量，而那增加寡聚體在突觸附近的出現，” Si 實驗室的博士後研究者，也是第一作者的 Amitabha Majumdar, Ph.D. 表示。
關鍵在於證明，Orb2 寡聚體化的自發擾亂會損及 Orb2 使記憶穩定化的功能。Majumdar 產生一種 Orb2 變種，其缺乏一般寡聚體化的能力，卻仍可在神經元中維持近乎正常的濃度。帶有這種突變的果蠅失去其形成長期記憶的能力。”在記憶形成刺激的第一個 24 小時後，記憶就在那裡，不過 48 小時候，它消失了，但具有正常 Orb2 的果蠅，卻可維持記憶，” Majumdar 說。
Si 與其團隊現在繼續進行實驗，要測定 Orb2 寡聚體需要多久的時間才能使記憶維持鮮明。”我們懷疑它們需要持續存在，因為它們是以一種 Orb2 單體辦不到的方式自給自足，” Si 說。
該團隊的研究也為其他領域的神經科學家提供某些有趣的可能性。這項研究揭露在 Drosophila 神經系統中，Orb2 蛋白有二種形態，高度寡聚體化傾向的形態（Orb2A）很罕見，而非常少寡聚體化傾向的形態（Orb2B）則較常見。”這種罕見形態似乎是調控的那一種，且其作用如同一種初始寡聚體化的種子，能抑制（pulls in）較豐富形態的複製，” Si 表示。”也許結果是有用寡聚體的基本模式。”
這些發現或許也幫助科學家了解致病寡聚體。阿茲海默症、帕金森氏症、亨丁頓舞蹈症以及 prion 疾病，如庫賈氏病（CJD），全都涉及各種蛋白質顯然有毒的寡聚體在腦中的擴散。一種像這樣、強烈涉及阿茲海默症的蛋白，是 amyloid beta；如同 Orb2，它有二種形態，高度寡聚體化 myloid-beta-42 以及相對遲鈍的 amyloid-beta-40。 Si 的研究暗示「寡聚體相關疾病在腦中相對常見」的可能性，因為腦部演化成相對較適合 CPEB 蛋白與其他起作用的寡聚體，也因此使異常（rogue）寡聚體受到控制的機制也比較少。
資料來源:Making memories last: Prion-like protein plays key role in storing long-term memories[January 27, 2012]
