Haberler

Bilim insanları, tüm memeli beyin hücrelerinde ortak olan öğrenme ve hafıza geninin yeni ‘düzenleyici’ fonksiyonunu tespit ediyor

Johns Hopkins Medicine nörobilimcileri, fareler ve insanlar da dahil olmak üzere memelilerde hafızayı ve öğrenmeyi kontrol eden bir DNA dizisi olan SYNGAP1 geni için yeni bir fonksiyon bulduklarını söylüyorlar.

Bulgu, şu tarihte yayınlandı: Bilimzihinsel engellilik, otistik benzeri davranışlar ve epilepsi gibi çeşitli nörogelişimsel bozuklukları olan SYNGAP1 mutasyonlarına sahip çocuklar için tasarlanmış tedavilerin gelişimini etkileyebilir.

Genel olarak SYNGAP1 ve diğer genler, sinapsların (beyin hücreleri arasındaki bağlantılar) gücünü düzenleyen proteinler yaparak öğrenmeyi ve hafızayı kontrol eder.

Araştırmacılar daha önce SYNGAP1 geninin yalnızca bir enzim gibi davranan ve sinapsların gücünde değişikliklere yol açan kimyasal reaksiyonları düzenleyen bir proteini kodlayarak çalıştığının düşünüldüğünü söylüyor.

Bilim adamları, fareler üzerinde yaptıkları deneylerin, gen tarafından kodlanan proteinin, sinaptik plastisiteyi veya enzim aktivitesinden bağımsız olarak sinapsların zamanla nasıl güçlendiğini veya zayıfladığını düzenleyen iskele proteini olarak adlandırılan bir protein gibi işlev görebileceğini gösterdiğini söylüyor. SynGAP proteininin, sinapslarda hangi beyin proteinlerinin nerede ve hangi olduğunu yönlendiren bir trafik yöneticisi gibi davrandığı söyleniyor.

Bloomberg Nörobilim ve Psikoloji ve Beyin Bilimleri Seçkin Profesörü ve Johns Hopkins Üniversitesi Tıp Fakültesi Solomon H. Snyder Sinir Bilimi Bölümü yöneticisi Richard Huganir, ekibiyle birlikte, SYNGAP1 genini ilk kez 1998’de izole etti.

Huganir, SynGAP proteinlerinin sinapsta çok bol olduğunu ve SynGAP’in ana rolünün sinaps gücünü düzenleyen enzimatik kimyasal reaksiyonları tetiklemek olduğunun uzun zamandır düşünüldüğünü söylüyor.

Ancak SynGAP proteini ile çalışan Huganir ve diğerleri, SynGAP proteinlerinin ana sinaptik iskele proteini PSD-95 ile etkileşime girdiklerinde garip bir özelliğe sahip olduğunu görmeye başlamışlardı. Sıvı damlacıklara dönüşürler.

Huganir, “Enzimatik bir protein için bu yapısal dönüşüm alışılmadık bir durum” diyor.

SynGAP’in kendine özgü sıvı dönüşümünün amacını anlamak ve anlamak için Huganir, sinir bilimi eğitmeni Yoichi Araki ve Huganir’in Johns Hopkins’teki araştırma ekibi, nöronlar üzerinde deneyler tasarladılar ve bu deneylerde, SYNGAP1 geninin GAP alanı olarak adlandırılan bölgesine mutasyonlar yerleştirdiler. SynGAP’in enzimatik fonksiyonunun yapısını etkilemeden.

Johns Hopkins ekibi, enzimatik aktivite olmasa bile sinapsın normal şekilde çalıştığını buldu; bu da yapısal özelliğin SynGAP işlevi için tek başına çok önemli olduğunu ortaya koydu.

Araştırma ekibi daha sonra SynGAP’in enzimatik fonksiyonunu ortadan kaldırmak için farelerde aynı tür genetik mühendisliği yaptı ve benzer sonuçlar buldu: Sinapslar normal şekilde davrandı, sinaptik plastisitede herhangi bir sorun yaşanmadı ve fareler öğrenme ve hafıza davranışlarında herhangi bir zorluk yaşamadı. Araştırma ekibi, bunun SynGAP’in yapısal özelliğinin normal bilişsel davranış için yeterli olduğunu gösterdiğini söylüyor.

SynGAP’in yapısının sinapsları nasıl düzenlediğini anlamak için bilim insanları sinapsları daha yakından analiz ederek SynGAP proteininin, sinapsları güçlendiren bir nörotransmitter protein demeti olan AMPA reseptörü/TARP komplekslerinin ve PSD-95 iskele proteininin bağlanmasıyla rekabet ettiğini buldu.

Deneyler, SynGAP’in dinlenme halindeyken PSD-95’e sıkı bir şekilde bağlandığını, sinapstaki diğer proteinlere bağlanmasına izin vermediğini gösteriyor. Ancak sinaptik plastisite, öğrenme ve hafıza sırasında, PSD-95 ile bağlantısı kesilen SynGAP proteini sinapsı terk etti ve nörotransmitter reseptör komplekslerinin PSD-95’e bağlanmasına izin verdi. Bu, sinapsı daha güçlü hale getirdi ve beyin hücreleri arasındaki iletimi artırdı.

Huganir, “Bu dizi, SynGAP’e özgü katalitik aktivite olmadan gerçekleşiyor” diyor. Aksine, SynGAP kendisine bağlandığında PSD-95’i korur, ancak SynGAP bu sinapstan ayrıldığında PSD-95 AMPA reseptörü/TARP komplekslerine bağlanmaya açıktır.

SynGAP mutasyonları olan çocuklarda SynGAP proteinlerinin sayısının yaklaşık yarısı sinapstadır. Daha az SynGAP proteini ile PSD-95, AMPA reseptörü/TARP komplekslerine daha fazla bağlanarak nöronal bağlantıları değiştirebilir ve SynGAP mutasyonları olan çocuklarda yaygın olan epileptik nöbetlerin karakteristik özelliği olan artmış beyin hücresi aktivitesini yaratabilir.

Huganir, SynGAP’in her iki fonksiyonunun (bir iskele proteininin enzimatik ve “trafik yönetimi” eylemi) artık SynGAP ile ilişkili nörogelişimsel bozukluklara yönelik tedavilerin bulunmasında önemli olabileceğini söylüyor. Araştırmaları ayrıca SynGAP’in yalnızca bir işlevini hedeflemenin tek başına önemli bir etki yaratmaya yetmeyebileceğini öne sürüyor.



Kaynak ve İleri Okuma: https://medicalxpress.com/news/2024-02-scientists-regulatory-function-memory-gene.html

İlgili Makaleler

Başa dön tuşu