دانشمندان نشان دادند که مولکول‌های پروتئین در مغز بسته به موقعیت‌شان در آن با سرعت‌های مختلفی از بین رفته و جایگزین می‌شوند.
مطالعات منتشر شده در eLife نگرشی اساسی راجع به چگونگی اجزای تغییر سلول‌های مختلف ارائه می‌دهد. این نوع تغییرات می‌تواند در توانایی یادگیری و شکل‌دهی حافظه بسیار مهم باشد، به ویژه که عملکرد پروتئین نقش مهمی در این زمینه ایفا می‌کند.
پروتئین‌ها موتورهای مکانیکی سلول‌ها هستند که فرآیندهای ضروری را به انجام می‌رسانند. جایگزین شدن پروتئین در یک سلول با میزان تجزیه و ساخته شدن پروتئین به تعادل می‌رسد. در شرایط عادی فرآیند جایگزینی پروتئین پیوسته است و این امکان را فراهم می‌کند که پروتئین‌های آسیب‌دیده از بین رفته و با پروتئین‌های جدیدی جایگزین شوند. این فرآیند این توانایی را به سلول می‌دهد که کل پروتئوم، تمام پروتئین‌های موجود در سلول، خود را به منظور پاسخ سریع به سیگنال‌های داخلی و خارجی مثل هورمون‌ها و پیام‌های الکتریکی، تغییر دهد.
Aline Dörrbaum، از نویسندگان مقاله و فارغ‌التحصیل مرکز تحقیقاتی مغز Max Planck آلمان، در این باره توضیح می‌دهد که:
فرآیند جایگزینی پروتئین به سیناپس‌ها، ساختارهایی که باعث انتقال پیام‌های الکتریکی و شیمیایی از یک سلول عصبی به سلول دیگر می‌شود، این امکان را می‌دهد تا منعطف باقی بمانند. این پدیده که انعطاف سیناپسی نام دارد در حفظ توانایی مغز برای ایجاد یک شبکه عصبی جدید و چگونگی تأثیر آن‌ها بر یکدیگر، حائز اهمیت می‌باشد.
مقالۀ مرتبط: این پروتئین، قلب ساخت حافظه است!
تیم برای نشان دادن این، سلول‌هایی از ناحیه‌ی هیپوکامپ مغز را رشد داده و از آمینواسیدهای نشان‌دار ایزوتوپیک برای تعیین نیمه عمر پروتئین‌ها استفاده کردند. چگونگی سرعت ظاهر شدن پروتئین‌ها در سلول با عنوان پروتئین سنگین و سرعت تجزیه شدن پروتئین‌ها با عنوان پروتئین سبک طبیعی، اندازه گیری شد. این تیم اندازه گیری نیمه عمر را برای بیش از ۵۳۰۰ گروه پروتئین از انواع مختلف سلول‌های عصبی که شامل مخلوطی از نورون‌ها و سلول‌های گلیا بود، انجام داد. تمام نمونه‌ها شامل هر دو سلول عصبی و گلیا اما با نسبت‌های متفاوت بود.
آن‌ها به نیمه عمرهایی با تفاوت زیاد، از کمتر از یک روز (جایگزینی سریع) تا بیش از ۲۰ روز (جایگزینی آهسته)، رسیدند که این نیمه عمر وابسته به ناحیه‌ای از سلول است که پروتئین در آنجا قرار دارد. پروتئین‌های نزدیک به سطح سلول که اغلب در ارتباط دخالت دارند، عمر کوتاه‌تر داشتند و پروتئین‌های درگیر در متابولیسم انرژی نیمه عمر طولانی‌تری در مقایسه با تمام پروتئین ها داشتند.
توجه داشته باشید که محققان دریافتند پروتئین‌های یکسانی که در سلول‌های گلیا بیان می‌شوند در مقایسه با آن‌هایی که در سلول‌های عصبی بیان می‌شوند، سرعت جایگزینی بالایی داشتند. یک زیرمجموعه از پروتئین‌ها نیز زمانی که سلول‌های گلیای بیشتری در محیط وجود داشت، دارای سرعت بالا یا پایین جایگزینی بودند.
پروفسور Erin Schuman، رئیس مرکز تحقیقاتی مغز ماکس پلانک، نتایج را اینگونه بیان می‌کند:
نتایج ما نشان می‌دهد که محل سلول و همچنین طبیعت محیط خارج از سلول تأثیر بالقوه‌ای در جایگزینی پروتئین داشت. هدف بعدی ما اندازه‌گیری چگونگی تنظیم و به کار انداختن جایگزینی با انعطاف عصبی برای تغییر پروتئوم‌های مغز در واکنش به محرک‌های مختلف می‌باشد.
