Synapsit tarkoittavat hermosolujen välisiä kosketuspisteitä, joissa informaatio siirtyy neuronista toiseen. Ne esiintyvät yleensä yhden hermosolun aksonin ja muiden hermosolujen dendriittien välillä. Tähän asti hermosolun aksonin ja primaarisen silumin välillä ei koskaan havaittu synapseja.
HHMI:n Janelia-tutkimuskampuksen tutkijat ovat tutkineet syvälle soluun ja värekarvoihin tarkkaillakseen synapsia käyttämällä korkearesoluutioisia mikroskooppeja ja innovatiivisia työkaluja. He löysivät uudenlaisen synapsin pinnalla olevista pienistä hiuksista neuronien. Tämä tietty synapsi edustaa tapaa muuttaa sitä, mitä transkriptoidaan tai tehdään ytimessä, mikä muuttaa kokonaisia ohjelmia.
Janelia Senior Group johtaja David Clapham, jonka tiimi johti uutta tutkimusta, sanoi: "Vaikutukset solussa eivät ole vain lyhytaikaisia, vaan jotkut voivat olla pitkäaikaisia. Se on kuin uusi telakka solussa, joka antaa express pääsy kromatiiniin muutokset, mikä on erittäin tärkeää, koska kromatiini muuttaa niin monia solun puolia."
Tämän uudenlaisen synapsin löytäminen voisi auttaa tutkijoita ymmärtämään paremmin, kuinka pitkän aikavälin solumuutokset välitetään. The ripset, jotka ulottuvat solun sisältä, läheltä ydintä pintaan, voivat tarjota soluille nopeamman ja tarkemman menetelmän näiden pitkäaikaisten muutosten suorittamiseen.
Solun pintaan kiinnittyneillä värekarvamaisilla organellilla on olennainen rooli solun jakautumisessa kehityksen aikana. On kuitenkin edelleen käsittämätöntä, miksi muut kehomme solut, mukaan lukien hermosolut, säilyttivät tämän karvamaisen, bakteerin kokoisen ulkoneman kypsyyteen asti.
Koska näitä värejä oli haastavaa nähdä tavanomaisilla kuvantamismenetelmillä, tutkijat ovat yleensä jättäneet ne huomiotta. Uusimmat edistysaskeleet kuvantamistekniikassa ovat kuitenkin herättäneet kiinnostusta näitä pieniä lisäyksiä kohtaan.
Tarkennetun ionisädepyyhkäisyelektronimikroskoopin tai FIB-SEM:n avulla tutkijat tarkastelevat värekarvoja. He havaitsivat yhteyden tai synapsin hermosolujen välillä axon ja solurungon ulkopuolelle työntyvä cilium. Ryhmä viittaa näihin yhteyksiin "axon-cilium" tai "axo-ciliary" synapseina, koska ne ovat rakenteellisia yhtäläisyyksiä tunnettujen synapsien kanssa.
Myöhemmin tutkijat kehittivät uusia bioantureita ja kemiallisia työkaluja tämän uuden synapsin toiminnan määrittämiseksi. He käyttivät fluoresenssin eliniän kuvantamista (FLIM) parantaakseen biokemiallisten tapahtumien mittauksia värien sisällä.
Shu-Hsien Sheu, Janelian vanhempi tutkija ja uuden tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja, sanoi: "Opin FLIMin pandemian aikana vastaamaan joihinkin teknisiin haasteisiin. Se osoittautui pelin muuttajaksi."
Näiden työkalujen avulla tutkijat osoittivat vaiheittain, kuinka välittäjäaine serotoniinin vapautuu aksonista värekalvon reseptoreihin. Tämä laukaisee signalointikaskadin, joka avaa kromatiinirakenteen ja mahdollistaa muutokset solun ytimessä olevaan genomiseen materiaaliin.
Sheu sanoi, ”Funktion avulla staattiset rakenteet heräävät eloon. Kun olimme varmoja rakenteellisesta löydöstä, tutkimme syvästi sen toiminnallisia ominaisuuksia."
Sheu sanoo, ”HHMI:n uteliaisuusvetoinen tutkimusfilosofia mahdollisti Discoveryn, mikä ei ehkä olisi ollut mahdollista perinteisessä tutkimusympäristössä. Tämä on hyvä esimerkki siitä, kuinka voimme tehdä havainnoista löytöjä."
Tutkijat huomattava, "Koska siliaarisen synapsin läpi kulkevat signaalit mahdollistavat muutoksia ytimessä olevaan genomiseen materiaaliin, ne ovat todennäköisesti vastuussa pitempiaikaisista muutoksista hermosoluissa kuin signaalit, jotka siirtyvät aksoneista dendrites. Nämä muutokset voivat kestää tunteista päiviin vuosiin riippuen siitä, mikä kromatiini koodaa proteiineja."
Tutkijat havaitsivat pääasiassa serotoniinin reseptoreita. Väreissä on ainakin 10-XNUMX muuta reseptoria eri välittäjäaineille, jotka on nyt tutkittava. Myös muiden aivojen ulkopuolisten solujen, kuten maksan ja munuaisten, värejä kannattaa tarkastella lähemmin.
Parempi ymmärrys näiden ciliaaristen synapsien ja reseptorien roolista voisi auttaa tutkijoita kehittämään valikoivampia lääkkeitä. Serotoniininkuljettajiin kohdistuvia lääkkeitä käytetään masennuksen hoitoon, kun taas serotoniini liittyy myös uni-heräämiskiertoomme.
Lehden viite:
- Shu-Hsien Sheu, Srigokul Upadhyayula, Vincent Dupuy et ai. Serotonerginen aksoni-silium-synapsi ohjaa ydinsignalointia muuttaakseen kromatiinin saatavuutta. Solu. DOI: 10.1016 / j.cell.2022.07.026
