Sinapslar, bilginin bir nörondan diğerine aktarıldığı nöronlar arasındaki temas noktalarını ifade eder. Genellikle bir nöronun aksonu ile diğer nöronların dendritleri arasında meydana gelirler. Şimdiye kadar nöronun aksonu ile primer silyum arasında sinaps gözlemlenmemişti.
HHMI'nin Janelia Araştırma Kampüsü'ndeki bilim insanları, yüksek çözünürlüklü mikroskoplar ve yenilikçi araçlar kullanarak sinapsı gözlemlemek için hücrenin ve kirpiklerin derinliklerine baktılar. Yüzeydeki minik tüylerde yeni bir tür sinaps keşfettiler. nöronlar. Bu özel sinaps, çekirdekte kopyalanan veya üretilen şeyi değiştirmenin bir yolunu temsil eder, bu da tüm programları değiştirir.
Ekibi yeni araştırmaya liderlik eden Janelia Kıdemli Grup Lideri David Clapham şunları söyledi: "Hücredeki etkiler sadece kısa vadeli değil, bazıları uzun vadeli de olabiliyor. Ekspres veren bir hücredeki yeni bir iskele gibidir kromatine erişim Bu çok önemli çünkü kromatin hücrenin pek çok yönünü değiştiriyor.”
Bu yeni sinaps türünün keşfi, bilim adamlarının uzun vadeli hücre değişikliklerinin nasıl iletildiğini daha iyi anlamalarına yardımcı olabilir. kirpiklerHücrenin içinden çekirdeğe yakın olan yüzeye kadar uzanan hücreler, bu uzun vadeli değişiklikleri gerçekleştirmek için hücrelere daha hızlı ve daha odaklanmış bir yöntem sunabilir.
Hücre yüzeyine yapışan silia adı verilen minik saç benzeri organeller, gelişim sırasında hücre bölünmesinde önemli bir rol oynar. Bununla birlikte, nöronlar da dahil olmak üzere vücudumuzdaki diğer hücrelerin neden bu saç benzeri, bakteri boyutundaki çıkıntıyı olgunluğa kadar koruduğu hala belirsizliğini koruyor.
Bu kirpiklerin geleneksel görüntüleme yöntemleriyle görülmesi zor olduğundan, bilim insanları bunları genellikle gözden kaçırmıştır. Ancak görüntüleme teknolojisindeki daha yeni gelişmeler bu küçük uzantılara olan ilgiyi artırdı.
Odaklanmış iyon ışını taramalı elektron mikroskobu veya FIB-SEM'i kullanarak bilim adamları kirpiklere bir göz atıyorlar. Nöronlar arasında bir bağlantı veya sinaps gözlemlediler. akson ve silyum hücre gövdesinin dışına çıkıntı yapar. Ekip, bilinen sinapslara olan yapısal benzerliklerinden dolayı bu bağlantıları "akson-siliyer" veya "akso-siliyer" sinapslar olarak adlandırıyor.
Daha sonra bilim insanları bu yeni sinapsın işlevini belirlemek için yeni biyosensörler ve kimyasal araçlar geliştirdiler. Kirpikler içindeki biyokimyasal olayların daha iyi ölçümü için floresan ömür boyu görüntülemeyi (FLIM) kullandılar.
Janelia'da kıdemli bilim insanı ve yeni çalışmanın ilk yazarı Shu-Hsien Sheu şunları söyledi: “Pandemi sırasında bazı teknik zorlukların üstesinden gelmek için FLIM'i öğrendim. Bunun oyunun kurallarını değiştirdiği ortaya çıktı."
Bilim insanları bu araçları kullanarak nörotransmiterin nasıl çalıştığını adım adım gösterdi. serotonin Aksondan silialardaki reseptörlere salınır. Bu, kromatin yapısını açan ve hücre çekirdeğindeki genomik materyalde değişikliklere izin veren bir sinyal zincirini tetikler.
Sheu şunları söyledi: “İşlev, statik yapıları canlandıran şeydir. Yapısal bulgudan emin olduktan sonra işlevsel özelliklerine derinlemesine baktık."
Sheu diyor ki: “HHMI'nin merak odaklı araştırma felsefesi, geleneksel araştırma ortamında mümkün olmayan Discovery'yi mümkün kıldı. Bu, gözlemleri nasıl keşiflere dönüştürebileceğimizin güzel bir örneğidir."
Bilim adamları ünlü, "Silier sinapstan geçen sinyaller çekirdekteki genomik materyalde değişikliklere olanak sağladığından, nöronlarda aksonlardan geçen sinyallere göre daha uzun vadeli değişikliklerden muhtemelen sorumludurlar. dendritler. Bu değişiklikler, kromatinin kodladığı proteinlere bağlı olarak saatlerden, günlerden, hatta yıllara kadar sürebilir."
Bilim adamları esas olarak serotonin reseptörlerini gözlemlediler. Şimdi incelenmesi gereken, farklı nörotransmiterler için silialarda en az yedi ila 10 başka reseptör daha var. Karaciğer ve böbrek gibi beynin ötesindeki diğer hücrelerdeki kirpikler de daha yakından incelenmeyi hak ediyor.
Bu siliyer sinapsların ve reseptörlerin rolünün daha iyi anlaşılması, bilim adamlarının daha seçici ilaçlar geliştirmesine yardımcı olabilir. Serotonin taşıyıcılarını hedef alan ilaçlar depresyonu tedavi etmek için kullanılırken, serotonin de uyku-uyanıklık döngümüzle bağlantılıdır.
Dergi Referans:
- Shu-Hsien Sheu, Srigokul Upadhyayula, Vincent Dupuy ve diğerleri. Serotonerjik bir akson-silyum sinapsı, kromatin erişilebilirliğini değiştirmek için nükleer sinyali yönlendirir. Hücre. DOI: 10.1016 / j.cell.2022.07.026
