(Kalifornijas Universitāte, Deivisa) Noteiktu proteīnu kopu loma, kas atrodama uz smadzeņu šūnu virsmas hipokamps – smadzeņu daļa, kurai ir galvenā loma mācībās un atmiņā – jau vairākus gadu desmitus ir mulsinājusi zinātniekus. Bet šis konkrētais bioloģiskais noslēpums, iespējams, beidzot ir atrisināts.
Tas bija jau zināms ka šo klasteru darbības traucējumi var izraisīt smagus neiroloģiskus traucējumus, taču nebija skaidrs, kāpēc. Jauns pētījums liecina, ka kopas ir kalcija signālu 'karstie punkti', kas ir ļoti svarīgi gēnu ekspresijas aktivizēšanai.
Karstpunkta proteīni, šķiet, ir neparasti lieli jonu kanāli , vārtejas, kas ļauj uzlādētiem atomiem iekļūt šūnā. Šo jonu apmaiņa ir viens no galvenajiem veidiem, kā šūnas, piemēram, neironi, komunicē savā starpā, nododot signālu, piemēram, pieskārienu vai domu modeļus, no vienas šūnu grupas citai, lai mēs varētu tos apzināti apstrādāt.
'Mēs jau sen zinām citu veidu jonu kanālu kopu funkcijas, piemēram, sinapsēs esošos, saka fiziologs Džeimss Trimmers no Kalifornijas universitātes Deivisā.
'Tomēr nebija zināma nozīme, kādu šīs daudz lielākās struktūras uz šūnas ķermeņa spēlēja neirona fizioloģijā.'
Trimmers un viņa kolēģi jau bija atklājuši vairākus kanālus caur šīm olbaltumvielu kopām, daži no tiem caur šūnu membrānu izlaiž tikai kālija jonus, bet citi ir paredzēti tikai kalcija joniem.
Veicot eksperimentus ar grauzēju neironiem, komanda atvienoja kālija un kalcija kanālus, kuriem ir olbaltumvielu biti, kas saistās viens ar otru. Viņi pārpludināja neironus ar kālija kanālu fragmentiem, uz kuriem kalcija kanāli aizķērās, pirms nokrita no šūnu membrānu kopām.
Tika pierādīts, ka tas pārtrauc saikni starp elektrisko neironu šūnu signalizāciju un gēnu ekspresiju, kas ir kritisks process pareizi funkcionējošās smadzenēs, ko sauc par ierosmes-transkripcijas savienojumu.
'Ir daudz dažādu kalcija kanālu, bet konkrētais kalcija kanālu veids, kas atrodams šajās kopās, ir nepieciešams, lai elektriskās aktivitātes izmaiņas pārveidotu par izmaiņām gēnu ekspresijā.' saka Trimmeris .
'Mēs noskaidrojām, ka, ja jūs traucējat kalcija signālu proteīnus, kas atrodas šajās neparastajās kopās, jūs būtībā novēršat ierosmes-transkripcijas savienojumu, kas ir ļoti svarīgs mācībām, atmiņai un citiem neironu plastiskuma veidiem.'
Kalcija signalizācija ir labi pētīta dendriti , paplašinātie neironu biti, kas pārvalda ziņojumus starp šūnām, taču līdz šim nav bijis daudz pētījumu par to, kā kalcija signalizācija varētu darboties faktiskajā neironu šūnu ķermenī.
Kā skaidro pētnieki, šīs neironu kopas ir “ļoti konservētas”, kas nozīmē, ka evolūcijas procesi tās ir palikušas salīdzinoši nemainīgas. Tas norāda uz to nozīmi bezmugurkaulniekiem un mugurkaulniekiem, tostarp cilvēkiem. Vienā šūnā var pievienot pat 100 kopas.
Zinātnieki pastāvīgijaunu atklājumu izdarīšanapar to, kā darbojas smadzenes, un katrs papildu ieskats šajā vissarežģītākajā un izsmalcinātākajā orgānā var palīdzēt novērst to darbības problēmas vai novērst to rašanos.
'Mēs esam tikai sākumā, lai saprastu šīs signalizācijas nozīmi, taču šie jaunie rezultāti var sniegt informāciju, kas varētu veidot jaunus pētījumus par tā lomu smadzeņu darbībā un, iespējams, beidzot ar jaunu terapijas klašu izstrādi.' saka Trimmeris .
Pētījums ir publicēts PNAS .