シナプスとは、あるニューロンから次のニューロンに情報が渡されるニューロン間の接点を指します。 それらは通常、XNUMX つのニューロンの軸索と他のニューロンの樹状突起の間に発生します。 これまで、ニューロンの軸索と一次繊毛の間にシナプスが観察されたことはありませんでした。
高解像度の顕微鏡と革新的なツールを使用して、HHMI の Janelia Research Campus の科学者は、細胞と繊毛を深く調べてシナプスを観察しました。 彼らは、細胞の表面にある小さな毛に新しい種類のシナプスを発見しました。 ニューロン. この特定のシナプスは、核内で転写または作成されているものを変更する方法を表しており、プログラム全体を変更します.
新しい研究を率いたチームの Janelia シニア グループ リーダーである David Clapham 氏は、次のように述べています。 「細胞への影響は短期的なものだけではなく、長期的なものもあります。 それは急行を与える細胞の新しいドックのようなものです クロマチンへのアクセス クロマチンは細胞の非常に多くの側面を変化させるため、これは非常に重要です。」
この新しい種類のシナプスの発見は、科学者が長期的な細胞変化がどのように伝達されるかをよりよく理解するのに役立つ可能性があります. の 繊毛細胞の内側から核に近く、表面まで伸びている.
繊毛 - 細胞表面に付着した小さな毛のようなオルガネラ - は、発生中の細胞分裂において重要な役割を果たします。 しかし、ニューロンを含む体の他の細胞が、この毛髪のようなバクテリアサイズの突起を成熟まで保持していた理由は不明のままです。
これらの繊毛は、従来のイメージング方法を使用して見るのが難しいという事実のために、科学者は一般的に見落としてきました。 しかし、イメージング技術の最近の進歩により、これらの小さな付属物に関心が寄せられています。
集束イオン ビーム走査型電子顕微鏡 (FIB-SEM) を使用して、科学者は繊毛を調べます。 彼らはニューロン間の接続、またはシナプスを観察しました。 軸索 繊毛は細胞体の外に突き出ています。 チームは、これらの接続を「軸索 - 繊毛」または「軸索 - 繊毛」シナプスと呼んでいます。これは、既知のシナプスと構造が類似しているためです。
その後、科学者は、この新しいシナプスの機能を決定するための新しいバイオセンサーと化学ツールを開発しました。 彼らは、蛍光寿命イメージング (FLIM) を使用して、繊毛内の生化学的事象をより正確に測定しました。
Janelia の上級科学者であり、新しい研究の筆頭著者である Shu-Hsien Sheu 氏は、次のように述べています。 「技術的な課題に対処するために、パンデミックの最中に FLIM を学びました。 それはゲームチェンジャーであることが判明しました。」
これらのツールを使用して、科学者は段階的に示しました-神経伝達物質がどのように セロトニン 軸索から繊毛の受容体に放出されます。 これはシグナル伝達カスケードを引き起こし、クロマチン構造を開き、細胞核内のゲノム物質を変化させます。
シューは言った、 「機能は、静的構造を生き生きとさせるものです。 構造上の発見に確信が持てたので、その機能特性を深く調べました。」
シューは言います、 「HHMI の好奇心に基づく研究哲学により、従来の研究環境では不可能だった発見が可能になりました。 これは、観察を発見に変える方法の良い例です。」
科学者たち 注意, 「毛様体シナプスを通過するシグナルは、核内のゲノム物質の変化を可能にするため、軸索から細胞に渡されるシグナルよりもニューロンの長期的な変化に関与している可能性があります。 樹状突起. これらの変化は、タンパク質をコードするクロマチンに応じて、数時間から数日、さらには数年続く可能性があります。」
科学者は主にセロトニンの受容体を観察しました。 繊毛には、さまざまな神経伝達物質に対する受容体が少なくとも 10 ～ XNUMX 個ありますが、これらを調べる必要があります。 肝臓や腎臓など、脳以外の細胞の繊毛も詳しく調べる必要があります。
これらの繊毛シナプスと受容体の役割をよりよく理解することは、科学者がより選択的な薬を開発するのに役立つ可能性があります。 セロトニントランスポーターを標的とする薬はうつ病の治療に使用されますが、セロトニンは睡眠と覚醒のサイクルにも関連しています.
ジャーナルリファレンス：
- Shu-Hsien Sheu、Srigokul Upadhyayula、Vincent Dupuy 他セロトニン作動性の軸索 - 繊毛シナプスは、核シグナル伝達を駆動してクロマチンのアクセシビリティを変化させます。 セル。 DOI： 10.1016 / j.cell.2022.07.026
