 |
Молекулы и кратковременная память
|
|
|
|
О механизмах работы циклического АМФ в целом см.: R. J. DeLange, R. G. Kemp, W. D. Riley, R. A. Cooper & E. G. Krebs. Activation of skeletal muscle phosphorylase kinase by adenosine triphosphate and adenosine 3’, 5’ — monophosphate. J. Biol. Chem. 243, no. 9 (1968): 2200–2208; E. G. Krebs, Protein phosphorylation and cellular regulation, I in: Les Prix Nobel (The Nobel Prizes), ed. Nobel Foundation (Stockholm: Almquist & Wiksell International, 1992); T. W. Rail & E. W. Sutherland, The regulatory role of adenosine 3’, 5 ’ — phosphate. Cold SpringHarborSymp., Quant. Biol. 26 (1961) 347–354; A. E. Gilman, Nobel lecture. G Proteins and regulation of adenylyl cyclase, Biosci. Reports 15 (1995): 65–97; P. Greengard, The neurobiology of dopamine signaling, in: Les Prix Nobel (The Nobel Prizes), ed. Nobel Foundation, 262–281 (Stockholm: Almquist & Wiksell International, 2000).
О работе циклического АМФ в нервной системе аплизии: см. J. Н. Schwartz, V. F. Castellucci & E. R. Kandel, Functioning of identified neurons and synapses in abdominal ganglion of Aplysia in absence of protein synthesis, J. Neurophysiol. 34 (1971): 939–953;
H. Cedar, E. R. Kandel, and J. H. Schwartz, Cyclic adenosine monophosphate in the nervous system of Aplysia californica: Increased synthesis in response to synaptic stimulation. J. Gen. Physiol. 60 (1972): 558–569; M. Brunelli, V. Castellucci & E. R. Kandel, Synaptic facilitation and behavioral sensitization in Aplysia: Possible role of serotonin and cyclic AMP. Science 194 (1976): 1178–1181; V. F. Castellucci, E. R. Kandel, J. H. Schwartz, F. D. Wilson, A. C. Nairn & P. Greengard. Intracellular injection of the catalytic subunit of cyclic AMP-dependent protein kinase simulates facilitation of transmitter release underlying behavioral sensitization in Aplysia. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 11 (1980): 7492–7496.
О работе циклического АМФ в нервной системе дрозофилы см.: S. Benzer, Behavioral mutants of Drosophila isolated by counter current distribution, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 58 (1967): 1112–1119; D. Byers, R. L. Davis & J. R. Kiger Jr., Defect in cyclic AMP phosphodiesterase due to the dunce mutation of learning in Drosophila melanogaster, Nature 289 (1981): 79–81; Y. Dudai, Y. N. Jan, D. Byers, W. G. Quinn 81 S. Benzer. Dunce, a mutant of Drosophila deficient in learning. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 73, no. 5 (1976): 1684–1688.
Другие сведения, приведенные в этой главе, почерпнуты из следующих источников:
Castellucci, V. & E. R. Kandel. Presynaptic facilitation as a mechanism for behavioral sensitization in Aplysia. Science 194 (1976): 1176–1178.
Dale, N. & E. R. Kandel. L-glutamate may be the fast excitatory transmitter of Aplysia sensory neurons. Proc. Nat. Acad. Sci. USA 90 (1993): 7163–7167.
|
|
|
Jacob, F. The Possible and the Actual. New York: Pantheon, 1982; приведенная цитата — стр. 33–35.
Jacob, F. The Statue Within. Translated by F. Philip. New York: Basic Books, 1988.
Kandel, E. R. Cellular Basis of Behavior: An Introduction to Behavioral Neurobiology. San Francisco: Freeman, 1976.
Kandel, E. R., M. Klein, B. Hochner, M. Shuster, S. Siegelbaum, R. Hawkins, D. Glanzman, V. F. Castellucci & T. Abrams. Synaptic modulation and learning: New insights into synaptic transmission from the study of behavior. In: Synaptic Function, ed. G. M. Edelman, W. E. Gall 81 W. M. Cowan, 471–518. New York: John Wiley 81 Sons, 1987.
Kistler, H. B. Jr., R. D. Hawkins, J. Koester, H. W. M. Steinbusch, E. R. Kandel 81 J. H. Schwartz. Distribution of serotonin-immunoreactive cell bodies and processes in the abdominal ganglion of mature Aplysia. J. Neurosci. 5 (1985): 72–80.
Kriegstein, A., V. F. Castellucci 81 E. R. Kandel. Metamorphosis of Aplysia californica in laboratory culture. Proc. Nat. Acad. Sci. USA 71 (1974): 3654–3658.
Kuffler, S. 81 J. Nicholls. From Neuron to Brain: A Cellular Approach to the Function of the Nervous System. Sunderland, Mass.: Sinauer Associates, 1976.
Siegelbaum, S., J. S. Camardo & E. R. Kandel. Serotonin and cAMP close single K+ channels in Aplysia sensory neurons. Nature 299 (1982): 413–417.
Долговременная память
О дневной и ночной науке Франсуа Жакоб пишет в своей книге:
F. Jacob, The Statue Within, trans. F. Philip (New York: Basic Books, 1988), стр. 296–297.
О Томасе Моргане см. две его биографии: G. Е. Allen, Thomas Hunt Morgan: The Man and His Science (Princeton, N. J.: Princeton University Press, 1978) и A. H. Sturtevant, Thomas Hunt Morgan (New York: National Academy of Sciences, 1959). См. также: E. R. Kandel, Thomas Hunt Morgan at Columbia: Genes, chromosomes, and the origins of modern biology, стр. 29–35 и E. R. Kandel, An American century of biology, стр. 36–39 — In: Living Legacies: Great Moments in the Life of Columbia for the 250th Anniversary, осенний (fall) выпуск журнала Columbia: The Magazine of Columbia University за 1999 год.
Уотсон и Крик впервые доложили о своем открытии в статье: J. D. Watson & F. Н. С. Crick, Molecular structure of nucleic acids: А structure of deoxyribose nucleic acid, Nature 171 (1953): 737–738; приведенная цитата — стр. 738. См. также: J. D. Watson & F. Н. С. Crick, Genetical implications of the structure of deoxyribonucleic acid, Nature 171 (1953): 964–967; J. D. Watson, The Double Helix (1968; reprint, New York: Touchstone/Simon & Schuster, 2001); J. D. Watson 81 A. Berry, DNA: The Secret of Life (New York: Alfred A. Knopf, 2003). Цитируемые слова Уотсона — из последней книги (стр. 88). Первое издание книги Шредингера: Е. Schrodinger, What Is Life: The Physical Aspect of the Living Cell. 1944. (Переиздание: Cambridge: Cambridge University Press, 1947).
|
|
|
Другие сведения, приведенные в этой главе, почерпнуты из следующих источников:
Avery, О. Т., С. М. MacLeod & М. McCarty. Studies on the chemical nature of the substance inducing transformation of pneumococcal types: Induction of transformation by a desoxyribonucleic acid fraction isolated from Pneumococcus Type III. J. Exp. Med. 19 (1944): 137–158. Chimpanzee Genome. Special issue on chimpanzees. Nature 437, September 1, 2005.
Cohen, S. N., A. C. Chang, H. W. Boyer & R. B. Helling. Construction of biologically functional bacterial plasmids in vitro. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 70, no. 11 (1973): 3240–3244.
Crick, F. H., L. Barnett, S. Brenner & R. J. Watts-Tobin. General nature of the genetic code for proteins. Nature 192 (1961): 1227–1232.
Gilbert, W. DNA sequencing and gene structure. Science 214 (1981): 1305–1312.
Jackson, D. A., R. H. Symons, & P. Berg. Biochemical method for inserting new genetic information into DNA Simian Virus 40: circular SV40 DNA molecules containing lambda phage genes and the galactose operon of Escherichia coli. Proc. Nat. Acad. Sri. USA 69 (1972): 2904–2909.
Jessell, Т. M. & E. R. Kandel. Synaptic transmission: A bidirectional and a self-modifiable form of cell-cell communication. Cell 72 / Neuron 10 (Suppl.) (1993): 1–30.
Matthaei, H. & M. W. Nirenberg. The dependence of cell-free protein synthesis in E. coli upon RNA prepared from ribosomes. Biochem. Biophys. Res. Commun. 4 (1961): 404–408.
Sanger, F. Determination of nucleotide sequences in DNA. Science 214 (1981): 1205–1210.
Гены памяти
Классическая статья Жакоба и Моно: F. Jacob & J. Monod, Genetic regulatory mechanisms in the synthesis of proteins, J. Molec. Biol. 3 (1961): 318–356.
Другие сведения, приведенные в этой главе, почерпнуты из следующих источников:
Buck, L. & R. Axel. Novel multigene family may encode odorant receptors: A molecular basis for odor recognition. Cell 65, no. 1 (1991): 175–187.
Jacob, F. The Statue Within. Translated by F. Philip. New York: Basic Books, 1988.
Kandel, E. R., A. Kriegstein & S. Schacher. Development of the central nervous system of Aplysia in the terms of the differentiation of its specific identifiable cells. Neuwsci. 5 (1980): 2033–2063.
Scheller, R. H., J. F. Jackson, L. B. McAllister, J. H. Schwartz, E. R. Kandel & R. Axel. A family of genes that codes for ELH, a neuropeptide eliciting a stereotyped pattern of behavior in Aplysia. Cell 28 (1982): 707–719; приведенная цитата — стр. 707.
Weinberg, R. A. Racing to the Beginning of the Road: The Search for the Origin of Cancer. San Francisco: Freeman, 1998; приведенная цитата — стр. 162–163.
Диалог генов и синапсов
Две обзорные статьи Филипа Гелета: P. Goelet, V. Castellucci, S. Schacher & E. R. Kandel, The long and short of long-term memory — a molecular framework, Nature 322 (1986): 419–422 и P. Goelet & E. R. Kandel, Tracking the flow of learned information from membrane receptors to genome, Trends Neurosci. 9 (1986): 472–499.
В исследовании перемещения цАМФ-зависимой протеинкиназы с нами был Роджер Цянь, сотрудник Института Говарда Хьюза из Калифорнийского университета в Сан-Диего, разработавший метод, которым мы воспользовались, чтобы отследить поступление цАМФ-зависимой протеинкиназы в ядро. Эта работа описана в статье: В. J. Bacskai, В. Hochner, М. Mahaut-Smith, S. R. Adams, В. К. Kaang, E. R. Kandel & R. Y. Tsien, Spatially resolved dynamics of cAMP and protein kinase A subunits in Aplysia sensory neurons, Science 260 (1993): 222–226.
|
|
|
Инициатором разработки методов поддержания клеточных культур для экспериментов с нейронами аплизии был Сэм Шахер, с которым сотрудничали мои ученики Стивен Рейпорт, Пьер Джорджо Монтароло и Эрик Прошански.
Первые данные о роли CREB-белка в синаптической пластичности, связанной с обучением, опубликованы в статье: Р. К. Dash, В. Hochner & E. R. Kandel, Injection of cAMP-responsive element into the nucleus of Aplysia sensory neurons blocks long-term facilitation, Nature 345 (1990): 718–721.
Открытие белка-репрессора аплизии описано в статье: D. Bartsch, М. Ghirardi, P. A. Skehel, К. A. Karl, S. P. Herder, М. Chen, С. Н. Bailey & E. R. Kandel, Aplysia CREB-2 represses long-term facilitation: Relief of repression converts transient facilitation into long-term functional and structural change, Cell 83 (1995): 979–992.
О новом экспериментальном методе изучения памяти у дрозофилы см.: Т. Tully, Т. Preat, S. С. Boynton & М. Del Vecchio, Genetic dissection of consolidated memory in Drosophila melanogaster, Cell 79 (1994): 35–47.
Результаты исследований приобретенного страха, указывающие на роль CREB-penpeccopa в подавлении долговременной памяти, а CREB-активатора — в ее усилении, опубликованы в статьях: J. С. P. Yin, J. S. Wallach, М. Del Vecchio, E. L. Wilder, H. Zhuo, W. G. Quinn & T. Tully, Induction of a dominant negative CREB transgene specifically blocks long-term memory in Drosophila, Cell 79 (1994): 49–58; J. C. P. Yin, M. Del Vecchio, H. Zhou & T. Tully, CREB as a memory modulator: Induced expression of a dCREB2 activator isoform enhances long-term memory in Drosophila. Cell 81 (1995): 107–115.
Данные о работе CREB-белков у пчел приведены в статье: D. Eisenhardt, A. Friedrich, N. Stollhoff, U. Muller, Н. Kress & R. Menzel, The AmCREB gene is an ortholog of the mammalian CREB/CREM family of transcription factors and encodes several splice variants in the honeybee brain, Insect Molecular Biol. 12 (2003): 373–382.
Данные о роли CREB-белков в приобретенном страхе у мышей приведены в статьях: Р. W. Frankland, S. A. Josselyn, S. G. Anag-n о star as et AL., Consolidation of CS and US representations in associative fear conditioning, Hippocampus 14 (2004): 557–569 и S. Kida, S. A. Josselyn, S. P. de Ortiz et al., CREB required for the stability of new and reactivated fear memories, Nature Neurosci.
Данные о роли CREB-белков в обучении у человека приведены в статьях: B. М. Alarcon, G. Malleret, К. Touzani, S. Vronskaya, S. Ishii, E. R. Kandel & A. Barco, Chromatin acetylation, memory, and LTP are impaired in СВР+/ — mice: A model for the cognitive deficit in Rubinstein-Taybi Syndrome and its amelioration, Neuron 42 (2004): 947–959.
|
|
|
Другие сведения, приведенные в этой главе, почерпнуты из следующих источников:
Bailey, С. Н., P. Montarolo, М. Chen, E. R. Kandel & S. Schacher. Inhibitors of protein and RNA synthesis block structural changes that accompany long-term heterosynaptic plasticity in Aplysia. Neuron 9 (1992): 749–758.
Bartsch, D., A. Casadio, К. A. Karl, P. Serodio & E. R. Kandel. CREB-i encodes a nuclear activator, a repressor, and a cytoplasmic modulator that form a regulatory unit critical for long-term facilitation. Cell 95 (1998): 211–223.
Bartsch, D., M. Ghirardi, A. Casadio, M. Giustetto, K. A. Karl, H. Zhu & E. R. Kandel. Enhancement of memory-related long-term facilitation by ApAF, a novel transcription factor that acts downstream from both CREB-i and CREB-2. Cell 103 (2000): 595–608.
Casadio, А., К. C. Martin, M. Giustetto, H. Zhu, M. Chen, D. Bartsch, C. H. Bailey & E. R. Kandel. A transient neuron-wide form ofCREB-mediated long-term facilitation can be stabilized at specific synapses by local protein synthesis. Cell 99 (1999)= 221–237.
Chain, D. G., A. Casadio, S. Schacher. A. N. Hegde. M. Valbrun, N. Yamamoto, A. L. Goldberg, D. Bartsch, E. R. Kandel & J. H. Schwartz. Mechanisms for generating the autonomous cAMP-dependent protein kinase required for long-term facilitation in Aplysia. Neuron 22 (1999): 147–156.
Dale, N. 81 E. R. Kandel. L-glutamate may be the fast excitatory transmitter of Aplysia sensory neurons, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90 (1993): 7163–7167.
Glanzman, D. L, E. R. Kandel & S. Schacher. Target-dependent structural changes accompanying long-term synaptic facilitation in Aplysia neurons. Science 249 (1990): 799–802.
Kaang, B. K., E. R. Kandel & S. G. N. Grant. Activation of cAMP-responsive genes by stimuli that produce long-term facilitation in Aplysia sensory neurons. Neuron 10 (1993): 427–435.
Lorenz, K. Z. The Foundations of Ethology. New York: Springer Verlag, 1981.
Martin, K. C., D. Michael, J. C. Rose, M. Barad, A. Casadio, H. Zhu & E. R. Kandel. MAP kinase translocates into the nucleus of the presynaptic cell and is required for long-term facilitation in Aplysia. Neuron 18 (1997): 899–912.
Martin, К. C., A. Casadio, H. Zhu, E. Yaping, J. Rose, C. H. Bailey, M. Chen & E. R. Kandel. Synapse-specific transcription-dependent long-term facilitation of the sensory to motor neuron connection in Aplysia: A function for local protein synthesis in memory storage. Cell 91 (1997): 927–938.
Mayford, М., A. Barzilai, F. Keller, S. Schacher & E. R. Kandel. Modulation of an NCAM-related adhesion molecule with long-term synaptic plasticity in Aplysia. Science 256 (1992): 638–644.
Montarolo, P. G., P. Goelet, V. F. Castellucci, J. Morgan, E. R. Kandel & S. Schacher. A critical period for macromolecular synthesis in long-term heterosynaptic facilitation in Aplysia. Science 234 (1986): 1249–1254.
Montminy, M. R., K. A. Sevarino, J. A. Wagner, G. Mandel 8» R. H. Goodman. Identification of a cyclic-AMP-responsive element within the rat somatostatin gene. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83, no. 18 (1986): 6682–6686.
Prusiner, S. B. Prions. Les Prix Nobel/The Nobel Prizes, ed. Nobel Foundation. Stockholm: Almquist & Wiksell International, 1997.
Ray port, S. G. & S. Schacher. Synaptic plasticity in vitro: Cell culture of identified Aplysia neurons mediating short-term habituation and sensitization. J. Neurosci. 6 (1986): 759–763.
Schacher, S., V. F. Castellucci & E. R. Kandel. cAMP evokes longterm facilitation in Aplysia sensory neurons that requires new protein synthesis. Science 240 (1988): 1667–1669.
Si, К., M. Giustetto, A. Etkin, R. Hsu, A. M. Janisiewicz, М. C. Miniасi, J. H. Kim, H. Zhu &. E. R. Kandel. Aneuronaliso-form ofCPEB regulates local protein synthesis and stabilizes synapse-specific long-term facilitation in Aplysia. Cell 115 (2003): 893–904.
Si, K., S. Lindquist 81 E. R. Kandel. A neuronal isoform of the Aplysia CPEB has prion-like properties. Cell 115 (2003): 879–891.
Steward, O. & E. M. Schuman. Protein synthesis at synaptic sites on dendrites. Annu. Rev. Neurosci. 24 (2001): 299–325.
|
|
|
