Alexander Vitkovski (alev_biz) wrote,
Alexander Vitkovski
alev_biz

Новый биосенсор сможет измерять пластичность мозга

Согласитесь, мы не можем себя представить полноценными людьми без способности обучаться и помнить накопленный опыт. Когда мы учимся, нейроны через химические и молекулярные сигналы меняют свою форму и укрепляют связи между друг другом. Этот процесс называется синаптической пластичностью.

Новый биосенсор сможет измерять пластичность мозга

В Институте Макса Планка во Флориде (MPFI) создали биосенсор, который, во-первых, поможет сфокусироваться на молекулярных составляющих этой пластичности, а во-вторых, возможно, станет первым шагом на пути к методам её точечной стимуляции.



Чтобы прийти к пониманию того, как молекулы совершают «групповую рассылку» информации по всему нейрону, научная команда из лаборатории Риохея Ясуды (Ryohei Yasuda) разрабатывает специальные техники высокого разрешения. Они позволят визуализировать активность и расположение молекул, участвующих в процессе пластичности.

Ада Тан (Ada Tang), постдок в этом коллективе, создала молекулярные биосенсоры, которые смогли продемонстрировать деятельность двух важных для пластичности сигнальных белков, ERK и PKA. Эти протеины «отправляли сообщения» другим белкам, добавляя к ним фосфатную группу. Учёные обнаружили, что помимо важной роли в изменчивости мозга, обучении и запоминании, они обладают ещё некоторыми удивительными свойствами.

Крючок для шипика


Дендриты, короткие отростки нейрона, предназначены для того, чтобы принимать информацию от других нервных клеток (подробнее об «анатомии» нейрона вы можете узнать в серии Нейронауки для всех). Они разветвляются в виде древовидной структуры, распространяя ветви, как правило, в радиусе нескольких десятков микрометров. Эти отростки покрыты шипиками – крошечными выступами, которые «ловят» входные сигналы нейронов и инициируют молекулярные процессы внутри клетки. Если шипик стимулировать, он растёт и укрепляет кодировку воспоминаний.

Ранее учёные пользовались традиционными методами типа вестерн-блоттинга, чтобы определять усреднённую активность ERK и PKA многих клеток. Однако, они не могли визуализировать молекулы прямо в дендритных шипиках из-за их небольшого размера.

Новый биосенсор сможет измерять пластичность мозга
Схематическое изображение сенсора. Датчик состоит из доменов, имеющих сродство к разным белкам. Фосфорилирование (присоединение остатка фосфорной кислоты) вызывает ассоциации доменов с нужным пептидным субстратом и таким образом его маркирует

Чтобы датчики получились достаточно чувствительными, Тан синтезировала новый тёмный светопоглощающий краситель sREAChet. Когда она связала sREAChet с двумя зелеными флуоресцентными белками (GFP) и целевым пептидом, то обнаружила, что чувствительность на активность белка усилилась в 2-3 раза по сравнению с предыдущими датчиками. И её хватило для того, чтобы визуализировать один дендритный шипик.

«Эти датчики будут полезны для любых клеточных биологов, так как ERK и PKA участвуют в самых разнообразных процессах в клетках, и их аномальная активность связана с многими заболеваниями, включая рак и психические расстройства», — пояснил Ясуда.

Вдоль по древу


Чтобы продемонстрировать работу новых датчиков, команда Ясуды сначала стимулировала отдельные дендритные шипики, а затем с помощью специального 2-фотонного флуоресцентного микроскопа изучала каждый из них. К своему удивлению учёные обнаружили, что активность белков не оставалась в пределах шипика и распространялась даже дальше 10 мкм вдоль аксона, влияя на близлежащие дендриты.

«То, что мы нашли, как PKA и ERK, активирующиеся в одном месте, распространяли этот импульс на несколько десятков микрометров, безусловно, является удивительным открытием для нашей области», — отмечает Тан.

Но, конечно, впереди ещё долгий путь к пониманию биохимических основ обучения и памяти.

Статья опубликована в журнале Neuron.

Текст: Анна Хоружая





Ссылка на источник

Tags: исследования, мозг, нейробиология, нейроновости, память
Subscribe

Posts from This Journal “нейроновости” Tag

Buy for 20 tokens
Глядя на своих детей, каждый из нас рад и спокоен, когда они здоровы, когда смеются, бегают, играют. Когда им не больно. Но есть те, кто видит боль своих детей каждый день, боится отвести глаза, чтобы не потерять своего ребенка, борется за его жизнь. Ирина и Николай Османовы просят Вас о…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments