尽管恐惧是重要的生存机制,环境会提示我们用某种方式做出反应,当不再需要恐惧时,抑制恐惧的能力也是如此。消灭恐惧的过程中,会先在不恐惧的经历中形成具有相似环境元素的记忆,然后让这些非恐惧记忆与原始恐惧记忆竞争。昆士兰大学的Tim Bredy教授和他的同事在发表在《Nature Neuroscience》杂志上的一篇新论文中表明,以这种方式消除恐惧记忆的能力取决于个人DNA的灵活性。
Z-DNA是基因活性的标志阿兹海默症患者具有大量Z-DNA
昆士兰州大学大脑研究所研究员,同时也是此研究的主要作者Paul Marshall博士说:「 DNA可以采用多种不同的结构。最常见和最广为人知的形式是’B-DNA’双螺旋结构,它沿顺时针方向扭曲。但是,根据DNA碱基配对的重新排列,DNA可以形成其他螺旋结构,例如Z-DNA。」
其实Z-DNA是B-DNA的逆时针扭曲形式。想像一下,您的每只手都是一条DNA链,拇指是其基部,如果您伸出双手手掌朝外,这样您的拇指就可以触摸到,这就是B-DNA中两个碱基的连接方式。如果现在翻转手腕,手掌朝内并且小指触碰,这就是Z-DNA形成过程中碱基翻转的方式。如果继续旋转手,现在又重新合上拇指,这就是Z-DNA稳定成新的扭曲时发生的情况。
Z-DNA发生在较短的区域,只有某些序列才能像这样由内而外翻转。长期以来,没人知道它为什么存在。
Marshall博士说:「我们现在知道Z-DNA会出现在任何打开基因的地方。这是基因活性的标志。科学家还注意到Z-DNA与某些疾病(包括癌症)之间的关联,并且在阿兹海默症患者的大脑中发现了大量的Z-DNA。」
这种与记忆的潜在关联引起了Marshall博士和Bredy教授的兴趣,尤其是因为消灭恐惧记忆的机制涉及基因活性的快速变化。
ADAR1可以将Z-DNA转换回B-DNA
为了得到更多信息,他们将注意力转向了一种叫做ADAR1的酶,该酶识别并锁存在Z-DNA上。已知ADAR1在RNA编辑中发挥作用,这对于修饰细胞中的蛋白质功能很重要。证据还显示,ADAR1可以将Z-DNA转换回B-DNA。
Marshall博士说:「 ADAR1一次可以做很多事情,但这就是它有趣的原因。」
Marshall博士和他的同事关闭了小鼠大脑中的ADAR1基因,特别是在恐惧消除中起作用的已知部分。结果,小鼠虽然仍可以形成恐惧记忆,但是它们无法形成非恐惧记忆。简单来说,他们失去了消除恐惧的能力。研究结果显示Z-DNA在恐惧过程中形成,在恐惧消灭期间,ADAR1与该Z-DNA结合并完成了两项重要工作:它迅速增加了RNA编辑作用,然后将Z-DNA翻转回B-DNA。
PTSD和恐惧症的潜在救星
Marshall博士说:「能越轻易地切换DNA结构,记忆就越具有可塑性。也就是说DNA结构的灵活性与记忆的灵活性紧密相关。」
这是对环境做出灵活响应的能力。Marshall博士补充说:「恐惧记忆必须是可塑性的。它们对于生存非常有用,但也可能妨碍正常功能。」
Bredy教授说,恐惧与消除恐惧之间的平衡对于认知的灵活性至关重要。确实,恐惧消除障碍是创伤后压力症候群(PTSD)和恐惧症的主要特征。当我们对消灭恐惧的工作方式了解得越多,就越有机会为这些病患找到更好的治疗方法。