Naukowcy w końcu rozumieją, co niektóre tajemnicze „gorące punkty” robią z komórkami mózgowymi

Rola niektórych grup białek znajdujących się na powierzchni komórek mózgowych w hipokamp Część mózgu, która odgrywa kluczową rolę w uczeniu się i pamięci, od dziesięcioleci wprawia naukowców w zakłopotanie. Ale ta szczególna biologiczna tajemnica mogła zostać w końcu rozwiązana.

On był już znany Zakłócenie tych grup może prowadzić do poważnych zaburzeń neurologicznych, ale nie jest jasne, dlaczego. Nowe badanie donosi, że klastry są „gorącymi punktami” sygnalizacji wapniowej i mają kluczowe znaczenie w aktywacji ekspresji genów.

Białka Hot Spot wydają się niezwykle duże kanały jonoweBramki, które pozwalają naładowanym atomom dostać się do komórki. Wymiana tych jonów to jeden z głównych sposobów, w jaki komórki, takie jak neurony, komunikują się ze sobą — przekazują sygnał, taki jak dotyk lub wzorce myślowe, z jednej grupy komórek do drugiej, abyśmy mogli świadomie je przetwarzać.

„Od dawna znamy funkcję innych typów klastrów kanałów jonowych, na przykład tych w synapsach” Fizjolog James Trimmer mówi: z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis.

„Nie jest jednak znana rola, jaką te znacznie większe struktury odgrywają w ciele komórki w fizjologii neuronalnej”.

Trimer i współpracownicy odkryli już wiele kanałów przez te skupiska białek, z których niektóre przepuszczają tylko jony potasu przez błonę komórkową, podczas gdy inne są przeznaczone tylko dla jonów wapnia.

Dzięki eksperymentom z neuronami gryzoni zespół odłączył kanały potasowe i wapniowe, które zawierają wiążące się ze sobą fragmenty białek. Zalali neurony fragmentami kanałów potasowych utrzymywanych przez kanały wapniowe, zanim odpadły od zespołów błon komórkowych.

Wykazano, że zrywa to powiązanie między sygnalizacją neuronów elektrycznych a ekspresją genów, krytycznym procesem w prawidłowo funkcjonującym mózgu, zwanym sprzężeniem transkrypcji i wzbudzenia.

„Istnieje wiele różnych kanałów wapniowych, ale określony typ kanałów wapniowych znaleziony w tych grupach jest niezbędny, aby przekształcić zmiany w aktywności elektrycznej w zmiany w ekspresji genów”. Trymer mówi.

„Odkryliśmy, że jeśli ingerujesz w białka sygnalizacyjne wapnia znajdujące się w tych niezwykłych skupiskach, zasadniczo eliminujesz pobudzające sprzężenie transkrypcyjne, które ma kluczowe znaczenie dla uczenia się, pamięci i innych form plastyczności neuronów”.

Sygnalizacja wapniowa została dobrze zbadana w dendryty, które są rozszerzonymi częściami neuronów, które przesyłają wiadomości między komórkami, ale do tej pory nie było zbyt wielu badań na temat działania sygnalizacji wapniowej w samym ciele neuronu.

Jak wyjaśniają naukowcy, te populacje neuronów są „wysoce konserwatywne”, co oznacza, że ​​pozostały względnie niezmienione z powodu procesów ewolucyjnych. Wskazuje to na ich znaczenie u bezkręgowców i kręgowców, w tym ludzi. W jednej komórce można zainstalować do 100 grup.

Naukowcy nieustannie dokonują nowych odkryć na temat działania mózgu, a każdy dodatkowy wgląd w te bardziej złożone i wyrafinowane narządy może pomóc rozwiązać problemy w jego funkcjonowaniu – lub przede wszystkim zapobiec ich występowaniu.

„Wciąż jesteśmy na początku, aby zrozumieć znaczenie tych sygnałów, ale te nowe odkrycia mogą dostarczyć informacji, które mogą dostarczyć informacji, które mogą pomóc w nowych badaniach na temat ich roli w funkcjonowaniu mózgu, a być może ostatecznie w rozwoju nowych klas terapii”. Trymer mówi.

Wyszukiwanie zostało opublikowane w PNAS.