朊病毒，这个因引发“疯牛病”和帕金森等神经退行性疾病而臭名昭著的蛋白质家族，可以在健康细胞中发挥重要作用。“你认为上帝创造朊病毒只是为了杀死它们吗？”诺贝尔奖得主埃里克·坎德尔沉思道。“这些东西最初一定是为了具有生理功能而进化出来的。”他对记忆的研究帮助揭示了，动物在其神经系统中制造和使用朊病毒，作为一项基本功能的一部分：稳定构成长期记忆的突触。这些天然的朊病毒不具有传染性，但在分子水平上，它们以与致病性朊病毒完全相同的方式链接在一起。（一些研究人员称它们为“类朊病毒”，以避免混淆。）本周，来自斯托尔斯医学研究所的神经科学家考西克·斯（Kausik Si），坎德尔的前学生之一，的研究表明，朊病毒的作用受到细胞的严格控制，并且可以在需要形成新的长期记忆时被激活。
朊病毒是具有两个不寻常特性的蛋白质：首先，它们可以在两种可能的形状之间切换，一种形状本身是稳定的，另一种形状可以形成链状结构。其次，形成链状的版本必须能够触发其他蛋白质改变形状并加入链条。假设在正常版本中，蛋白质被折叠成这样，蛋白质结构的一部分——称其为“标签A”——适合于它自己的“槽B”中。但在另一种形式中，标签A可以放入其邻居的槽B中。这意味着邻居可以对下一个到达的蛋白质做同样的事情，形成可以无限增长的链或团块。
朊病毒疾病中产生的团块对细胞有毒，但某些其他蛋白质链在健康神经元中发挥作用。它们的自我繁殖链式反应是细胞面临的难题的解决方案：当形成记忆的一系列细胞过程早已完成时，如何维持永久记忆？或者，正如斯所说，“如何用两个月内就会消失的分子创造一种永久状态？”
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对于一个脑细胞来说，保持记忆需要大量的工作。各种蛋白质需要在突触处不断制造，突触是连接一个细胞到另一个细胞的小间隙。但尽管一个细胞可能拥有多个突触，但生长和维持连接的蛋白质合成只发生在特定的、已被激活的突触处。在海兔Aplysia（因其巨大的细胞而受到神经科学家的青睐）中的研究表明，一种名为CPEB（胞质多聚腺苷酸化元件结合）的蛋白质对于保持突触的激活是必需的。斯和坎德尔与麻省理工学院的酵母朊病毒专家苏珊·林德奎斯特合作，在2003年表明CPEB充当朊病毒。
一旦朊病毒的链式反应开始，它就会自我持续，因此突触可以在最初的触发消失后得以维持——也许可以维持一生。但这仍然不能解释第一个朊病毒是如何被触发的，或者为什么它只发生在某些突触而不是其他突触中。
一个答案来自斯对果蝇的研究，该研究于2月11日发表在PLoS生物学上。性——尤其是雄性的求偶行为——是测试记忆的理想领域：如果雌性不接受，雄性会记住这一点并停止尝试求偶。早些时候，斯的研究小组表明，如果果蝇版本的CPEB（称为Orb2）发生突变，使其无法充当朊病毒，则昆虫会短暂地记住雌性不接受，但这种记忆会在几天内消退。
现在，斯的研究小组已经弄清楚了细胞如何开启负责记忆持久性的机制——以及如何恰好在正确的时间和地点稳定记忆。
在记忆形成之前，果蝇的神经元充满了名为Orb2B的朊病毒版本。尽管此版本可以切换形状以形成朊病毒的特征性团块，但在没有相关蛋白质Orb2A的情况下，它无法启动。在本周的论文中，斯和同事们解开了控制Orb2A作用的多伙伴舞蹈。首先，一种名为TOB的蛋白质与Orb2A结合，使其在细胞中保持完整。（通常，它会在几个小时内被分解。）一旦稳定下来，就需要附着一个磷酸盐标签，这是由另一种名为Lim激酶的蛋白质完成的。
至关重要的是，Lim激酶只有在细胞接收到电脉冲时才会被激活——并且只针对该突触，而不是细胞可能正在建立的其他任何突触连接。这意味着朊病毒的链式反应在需要的时间和地点被开启。研究人员表示，这意味着细胞具有稳定某些突触但不稳定其他突触的机制——这可能解释了为什么我们的一些记忆会消退，而另一些记忆会持续一生。
尽管迄今为止对这些蛋白质的研究都是在酵母、海兔、果蝇和小鼠身上进行的，但人类的CPEB可能以相同的方式运作以保存记忆。研究人员一致认为，接下来的步骤是开发更好的技术来观察大脑中哪些地方的朊病毒被激活，并深入研究更多关于朊病毒过程如何被调节的问题。一个紧迫的问题是：当我们遗忘时，这是否意味着朊病毒的链式反应已经停止？