Nový výzkum publikovaný v odborném časopise Nature Communications přináší poznatky o funkci proteinu tau, který je doposud znám především v souvislosti s Alzheimerovou chorobou a dalšími neurodegenerativními onemocněními. Studie vedená odborníky z Flinders University identifikovala u tohoto proteinu zásadní roli při tvorbě dlouhodobé paměti.
Tradiční pohled na protein tau
Protein tau se primárně nachází v neuronech, kde zajišťuje stabilitu mikrotubulů, což jsou klíčové stavební prvky zajišťující vnitřní strukturu axonů a transport látek uvnitř buněk. U onemocnění známých jako tauopatie, mezi které patří Alzheimerova choroba či frontotemporální demence, dochází k abnormální fosforylaci tau proteinu. Ten se následně odpojuje od mikrotubulů a vytváří toxické shluky, což je proces úzce spjatý s úbytkem kognitivních schopností.
Předchozí vědecké práce naznačovaly, že samotná přítomnost tau proteinu není pro základní paměťové funkce nezbytná, neboť u pokusných modelů s deficitem tohoto proteinu nebyly pozorovány významné výpadky v učení či krátkodobé paměti. Současný výzkum však tyto závěry rozšiřuje o analýzu dlouhodobé paměti, která se od té krátkodobé liší mechanismy vzniku i uchovávání.
Role proteinu při kódování informací
Experimenty na myších modelech prokázaly, že zatímco jedinci s nedostatkem proteinu tau vykazují normální schopnost vybavování nedávných vzpomínek, selhávají v testech zaměřených na vzdálenou, dlouhodobou paměť. Ukázalo se, že tau protein je nezbytný konkrétně ve fázi kódování vzpomínek, nikoliv při jejich následném uchovávání či vybavování.
Klíčovým faktorem pro tuto funkci je fosforylace proteinu na pozici threoninu-205. Vědecký tým potvrdil, že právě tento proces je při kódování vzpomínek selektivně zvyšován. Pokud byla tato fosforylace znemožněna nahrazením threoninu alaninem, u subjektů došlo k identickému deficitu dlouhodobé paměti jako v případě úplné absence proteinu tau.
Mechanismus přesnosti paměťové stopy
Výzkum se zaměřil na tzv. engram, což je fyzický záznam paměti v mozku tvořený specifickou skupinou neuronů. Aby byla vzpomínka správně uložena, musí být aktivita omezena pouze na tuto vybranou skupinu buněk. Bez přítomnosti funkčního tau proteinu nebo schopnosti jeho fosforylace na pozici T205 dochází k tomu, že při aktivaci paměťové stopy reagují i okolní, nesouvisející neurony.
Tento nedostatek selektivity znemožňuje správné vybavení vzdálených vzpomínek. Studie prokázala, že pokud je v buňkách tvořících engram obnovena přítomnost správně modifikovaného proteinu tau, dochází k opětovnému zpřesnění neuronální aktivity.
Závěry pro budoucí terapie
Výsledky experimentů naznačují, že paměťová stopa může být v mozku přítomna i v případě, kdy k ní nelze přistoupit přirozenou cestou. Při přímé aktivaci engramu pomocí světla (optogenetika) byli schopni vybavit si vzdálenou vzpomínku i jedinci s deficitem tau proteinu. Tato zjištění naznačují, že v raných fázích některých neurologických onemocnění nemusí být vzpomínky nenávratně ztraceny, ale pouze nedostupné.
Autoři studie upozorňují na terapeutické implikace těchto zjištění. Vzhledem k tomu, že tau protein plní v mozku aktivní a nezastupitelnou roli při formování paměti, je nutné při vývoji léčebných postupů zohlednit, že jeho úplné odstranění nebo plošná inhibice by mohly mít negativní dopady na kognitivní funkce pacienta. Dalším krokem je ověření těchto mechanizmů u lidských subjektů.