Вчені з Медичної школи Джона Хопкінса і кількох інших дослідницьких організацій США виявили, що нейрони постійно переписують епігенетичну інформацію, що зберігається в їх ДНК. Причому результатом такого переписування є зміна активності їх синапсів і, отже, фізіологічної пам'яті. Робота опублікована в журналі, коротко про неї можна прочитати в прес-релізі Школи.
Мова в дослідженні йде про процес, зворотне метилування, тобто навішування метильної мітки на цитозин, одна з чотирьох підстав в ДНК. Загалом метильні мітки в ядрі виконують функцію «маркерів архівації», позначена ними ДНК вимикається з активної роботи. Ще кілька років тому вважалося, що метилювання ДНК в диференційованих клітинах незворотне, тобто отримавши одного разу таку мітку на даній ділянці нуклеїнової кислоти, звичайна клітина вже не зможе її зняти (хоча в статевих клітинах велика частина епігенетичних маркерів «обнуляється»). Однак 2011 році виявилося, що це не зовсім так. У нейронах і деяких інших клітинах метильовані цитозини можуть замінюватися на неметильовані. Причому відбувається це з екзотичного для епігенетики шляху - через видалення основи і однонуклеотидну заміну. Метильна група цитозину при цьому окисляється до гідроксильної, а потім і весь гідроксильований цитозин видаляється з ДНК. Запускають цей процес білки сімейства Tet. В одному з двох ланцюгів на місці колишнього цитозину з'являється «дірка», яку спеціалізовані ферменти добудовують, орієнтуючись на те, яка основа залишилася в другому ланцюгу. Цей спосіб репарації досить небезпечний для клітини, оскільки потенційно веде до появи мутацій, - складно було очікувати, що він може використовуватися клітиною «в звичайному житті». Тим не менш, результати нової роботи підтверджують, що це так. Ще до неї було відомо, що в препаратах ДНК мозку міститься найбільша кількість гідроксицитозину; авторам же нової роботи вдалося показати, що деметилування вбудовано в регуляцію активності нейронів. Вчені працювали з культурами нейронів, які вирощують у спеціальному середовищі на пластикових чашках. Дослідники помітили, що вимикання (нокаут) генів білків Tet1 або Tet3 (саме вони окисляють метилцитозин) призводить до посилення синаптичної передачі. А підвищення їх активності вище норми навпаки, знижує «силу» синапсів. Пов'язано це з зміною концентрації синаптичних рецепторів (GluR1), які виловлюють із синаптичної щілини нейромедіатори. Чим більше їх, тим більш чутливі синапси і тим легше збуджується нерон. Таким чином, деметилування ДНК виявилося не тільки важливим механізмом контролю рівня активності генів у нейронах, але і ключовим процесом для регуляції їх активності. Оскільки синаптична пластичність (зміна «сили» синапсів з часом) є основою пам'яті, нова робота дозволяє розглядати деметилування як сполучну ланку між фізіологічною та епігенетичною пам'яттю.