Haberler

Görüntüleme teknolojisi, nöronların nasıl yeni bir netlikle iletişim kurduğunu yakalıyor

Hasta Çocuklar Hastanesi’ndeki (SickKids) bilim insanları, nöronların iletişim kurmak için kullandığı bir enzimin atomik yapısını ortaya çıkarmak için ilk kez SickKids Nano Ölçekli Biyomedikal Görüntüleme Tesisi’ndeki ileri görüntüleme teknolojisini kullandı.

Bellek ve duygudan öğrenmeye ve motor kontrolüne kadar tüm beyin aktiviteleri, nöronlar arasındaki bağlantılar olan sinapslar arasındaki iletişim yoluyla mümkün olur. Bu iletişim başarısız olduğunda epilepsi gibi çeşitli durumlar ortaya çıkabilmektedir.

Bir nöron, sinapslara nörotransmitter adı verilen kimyasal sinyaller göndererek diğer hücrelerle iletişim kurma konusunda uzmanlaşmış bir hücre türüdür. Beyinde nöronlar arasında 100 trilyon sinaps vardır.

Nöronların iletişim kurma şekli onlarca yıldır araştırılıyor ancak araştırmalar Bilim sinaptik işlevi yeni bir netlikle ortaya koyan yüz binlerce yüksek çözünürlüklü görüntüden elde edilen modelleri sergiliyor.

Moleküler Tıp programında Kıdemli Bilim Adamı Dr. John Rubinstein ve Rubinstein Laboratuvarı’nın ilk yazarı ve doktora sonrası araştırmacısı Dr. Claire Coupland liderliğindeki araştırma ekibi, kimyasalların nöronlardan nasıl salındığının görüntülerini yakalayarak ve modelleyerek, kimyasalların nöronlardan nasıl salındığını modellemeyi umuyor. epilepsi ve diğer nörolojik rahatsızlıkları olan çocukların bakımını iyileştirmeye yardımcı olacak yeni terapötik hedefler konusunda bilgi verebilir.

Bu bulguların yayınlanmasının ardından Rubinstein, ekibinin görüntüleri nasıl yakaladığını ve bulgularının gelecekte hastalar için ne anlama gelebileceğini paylaşıyor.

Araştırmanız nöronların iletişim şekli hakkında neyi ortaya çıkardı?

İletişim kurarken, nöronlar nörotransmiterleri alıcı nörona iletilmek üzere bir sinapsa salarlar. Bu nörotransmiterler sinaptik kesecikler adı verilen küçük paketlerden salınır. Bir mesaj alındığında, nörotransmiterlerin yeniden emilmesi ve sinapsı temizlemek ve bir sonraki sinyale yer açmak için yeni sinaptik keseciklere yeniden paketlenmesi gerekir.

Bu süreci kolaylaştırmak için veziküler tip ATPase (V-ATPase) adı verilen bir enzim, nörotransmiterleri sinaptik keseciklere yönlendiren bir pompa görevi görür. V-ATPase ayrıca veziküllerden nörotransmitter salınımını da düzenler.

Araştırmamızda, V-ATPase’in sinaptik veziküllerden nörotransmitter salınım sürecini kontrol etme şeklinin, veziküller yüklendikten sonra kendiliğinden parçalanması olduğunu öğrendik. Sinaptik kesecikleri nörotransmitterlerle doldurduğumuzda, V-ATPazların iki parçaya bölündüğünü ve bunun da nörotransmitter salınımına izin verdiğini bulduk.

Bu sürecin görüntülerini nasıl yakaladınız?

SickKids Nano Ölçekli Biyomedikal Görüntüleme Tesisi tarafından desteklenen yeni biyokimyasal yöntemler ve yeni görüntüleme yöntemleri kullanarak, sinaptik kesecikleri izole edip görüntülerini elde edebildik. Buradan yola çıkarak keseciklerdeki V-ATPaz’ı yüksek çözünürlükte göstermek amacıyla görüntüleri analiz etmek için yeni hesaplamalı yaklaşımlar geliştirdik; bu daha önce yapılmamış bir şey.

Örnekleri –196°C’de görüntüleyen bir yöntem olan kriyojenik elektron mikroskobu (kriyo-EM) kullanarak yakaladığımız görüntülere dayanarak V-ATPase’in 3 boyutlu modellerini oluşturduk. Ekibimiz, V-ATPase’in, nörotransmitter salınımında rol oynayan birçok protein ve lipit içeren sinaptik keseciğin çeşitli bileşenleriyle etkileşime girdiğini gördü.

En şaşırtıcı olanı ise V-ATPaz’ın sinaptofizin adı verilen bir proteinle etkileşime girdiğini öğrendik. Ağırlık olarak sinaptofizin en bol bulunan sinaptik vezikül proteinidir. Şimdiye kadar nöronlardaki işlevi anlaşılmamıştı. Bulduğumuz şey, sinaptofisinin, başlangıçta oluştuklarında V-ATPaz’ın sinaptik keseciklere alınmasına yardımcı olabileceğini gösteriyor.

Bu araştırmanın sonraki adımları nelerdir?

Artık V-ATPaz’ın sinaptik keseciklerde sinaptofizin ile etkileşime girdiğini keşfettiğimize göre, bu etkileşimin beyindeki rolünü anlamak için Sinir Bilimleri ve Ruh Sağlığı programında Kıdemli Bilim Adamı Dr. Lu-Yang Wang ile çalışıyoruz. Ayrıca keseciklerin yüklenmesinin V-ATPaz’ın parçalanmasına nasıl yol açtığını ve bu sürecin nöronlardan nörotransmitter salınımını nasıl kontrol ettiğini anlamak istiyoruz.

Gelecekte bu süreç, bazı epilepsi türleri de dahil olmak üzere birçok sağlık durumu için terapötik bir hedef olabilir.



Kaynak ve İleri Okuma: https://medicalxpress.com/news/2024-06-imaging-technology-captures-neurons-communicate.html

İlgili Makaleler

Başa dön tuşu