Oamenii de știință înțeleg în sfârșit ce efectuează unele „puncte fierbinți” misterioase celulelor creierului

Rolul anumitor grupuri de proteine ​​găsite pe suprafața celulelor creierului în hipocampus Acea parte a creierului care joacă un rol cheie în învățare și memorie a derutat oamenii de știință de zeci de ani. Dar acest mister biologic particular poate să fi fost în sfârșit rezolvat.

El a fost deja știut Perturbarea acestor grupuri poate duce la tulburări neurologice severe, dar nu este clar de ce. Un nou studiu raportează că clusterele sunt „puncte fierbinți” pentru semnalizarea calciului și sunt vitale în activarea expresiei genelor.

Proteinele hot spot par neobișnuit de mari canale ionicePorți care permit atomilor încărcați să intre în celulă. Schimburile acestor ioni sunt una dintre principalele moduri prin care celulele, cum ar fi neuronii, comunică între ele – un semnal, cum ar fi atingerea sau modelele de gândire, este transmis de la un grup de celule la altul, astfel încât să-l putem procesa în mod conștient.

„Cunoaștem funcția altor tipuri de grupuri de canale ionice, de exemplu, cele din sinapse, de mult timp.” Fiziologul James Trimmer spune: de la Universitatea din California, Davis.

„Cu toate acestea, nu a existat niciun rol cunoscut pe care aceste structuri mult mai mari îl joacă asupra corpului celular în fiziologia neuronală”.

Trimer și colegii săi au descoperit deja mai multe canale prin aceste grupuri de proteine, dintre care unele permit doar ionilor de potasiu să treacă prin membrana celulară, în timp ce altele sunt doar pentru ionii de calciu.

Prin experimente cu neuroni de rozătoare, echipa a decuplat canalele de potasiu și calciu, care conțin fragmente de proteine ​​care se leagă împreună. Ei au inundat neuronii cu fragmente de canal de potasiu deținute de canalele de calciu înainte de a cădea departe de ansamblurile membranei celulare.

S-a demonstrat că aceasta rupe legătura dintre semnalizarea neuronilor electrici și expresia genelor, un proces critic într-un creier care funcționează corespunzător, numit cuplare transcripție-excitație.

„Există o mulțime de canale de calciu diferite, dar un tip specific de canal de calciu găsit în aceste clustere este necesar pentru a converti modificările activității electrice în modificări ale expresiei genelor.” spune Trimmer.

„Am descoperit că, dacă interferezi cu proteinele de semnalizare a calciului găsite în aceste grupuri neobișnuite, elimini în esență cuplarea transcripțională excitatoare, care este esențială pentru învățare, memorie și alte forme de plasticitate neuronală”.

Semnalizarea calciului a fost bine studiată în dendrite, care sunt părțile extinse ale neuronilor care transmit mesaje între celule, dar până acum nu existau prea multe cercetări despre modul în care funcţionează semnalizarea calciului în interiorul corpului neuronului real.

După cum explică cercetătorii, aceste populații neuronale sunt „foarte conservate”, ceea ce înseamnă că au rămas relativ neschimbate din cauza proceselor evolutive. Acest lucru indică importanța lor la nevertebrate și vertebrate, inclusiv la oameni. Într-o celulă pot fi instalate până la 100 de grupuri.

Oamenii de știință fac în mod constant noi descoperiri despre modul în care funcționează creierul, iar fiecare perspectivă suplimentară asupra acestor organe mai complexe și mai sofisticate poate ajuta la rezolvarea problemelor de funcționare a acestuia – sau poate împiedica în primul rând să apară.

„Abia începem să înțelegem semnificația acestor semnale, dar aceste noi descoperiri pot oferi informații care ar putea informa noi cercetări despre rolul lor în funcția creierului și, poate, în cele din urmă, în dezvoltarea de noi clase de terapii.” spune Trimmer.

Căutarea a fost publicată în PNAS.