Ученые, возможно, раскрыли функцию таинственной структуры, обнаруженной на нейронах мозга

Необычные кластеры на нейронах — это узловые точки передачи сигналов кальция, которые активируют транскрипцию генов, позволяя нейронам производить важные белки.

Ученые, возможно, раскрыли функцию таинственной структуры, обнаруженной на нейронах мозга

В течение 30 лет загадочные кластеры белков, обнаруженные в теле клетки нейронов в гиппокампе, части мозга, интриговали ученых со всего мира. Теперь у выдающегося профессора физиологии и мембранной биологии Медицинской школы Калифорнийского университета в Дэвисе наконец-то есть ответ. В новом исследовании, опубликованном в PNAS, ученый показывают, что эти белковые кластеры являются "узловыми точками" передачи сигналов кальция в нейроне, которые играют решающую роль в активации транскрипции генов.

Транскрипция позволяет частям ДНК нейрона "транскрибироваться" в нити РНК, которые затем используются для создания белков, необходимых клетке.

Лаборатория Триммера изучает загадочные скопления у мышей, но они существуют у беспозвоночных и всех позвоночных, включая человека. По оценке ученого, на одном нейроне может быть от 50 до 100 таких больших кластеров.

Он и его коллеги знали, что кластеры образованы белком, который пропускает ионы калия через мембраны (калиевый канал). Они также знали, что эти кластеры содержат определенный тип кальциевых каналов. Кальциевые каналы позволяют кальцию проникать в клетки, где он вызывает различные физиологические реакции в зависимости от типа клетки.

Высококонсервативные черты относительно неизменны в эволюционных временных масштабах, что позволяет предположить, что они обладают важным функциональным свойством у этих очень разных типов животных.

Гиппокамп, одна из областей мозга, где кластеры находятся на нейронах, играет важную роль в обучении и памяти. Исследователи знали, что нарушение этих кластеров — например, из-за генетических мутаций в калиевом канале — приводит к тяжелым неврологическим расстройствам. Но было непонятно почему.

Нам давно известны функции других типов кластеров ионных каналов, например, в синапсах. Однако неизвестно, какую роль играют эти гораздо более крупные структуры на теле клетки в физиологии нейрона. Много исследований было сосредоточено на передаче сигналов кальция в дендритах. Теперь мы гораздо больше понимаем важность передачи сигналов в этих конкретных участках тела клетки нейрона.

Эксперимент, который выявил функцию нейронных кластеров, был разработан Николасом Вьеррой, докторантом лаборатории Триммера и ведущим автором исследования. Ученые разработали подход, который позволил нам отделить кальциевый канал от кластеров калиевых каналов в нейронах. Ключевым открытием было то, что это лечение блокировало экспрессию генов, запускаемую кальцием. Это говорит о том, что партнерство кальциевых и калиевых каналов в этих кластерах важно для функции нейронов.

В своем эксперименте исследователи по существу "обманули" кальциевые каналы в этих кластерах, заполнив нейроны фрагментами калиевых каналов-приманок. Когда кальциевые каналы цеплялись за ловушки вместо настоящих калиевых каналов, они отрывались от кластеров. В результате процесс, известный как сцепление возбуждения и транскрипции, который связывает изменения электрической активности нейронов с изменениями экспрессии генов, был инактивирован.

Авторы исследования надеются, что их открытия проложат дорогу к появлению новых возможностей для исследований.

Многие исследования были сосредоточены на передаче сигналов кальция в дендритах — участках, где нейроны получают сигналы от других нейронов. Передача сигналов кальция в клеточном теле нейронов получила меньше внимания. Теперь мы гораздо больше понимаем важность передачи сигналов в этих конкретных участках тела клетки нейрона.

Читайте также

Размер кристалла помог предсказать магнитные свойства сложных материалов

Размер кристалла помог предсказать магнитные свойства сложных материалов

Физики создали трехмерный свет и получили квантовые состояния, ранее доступные только в теории

Физики создали трехмерный свет и получили квантовые состояния, ранее доступные только в теории

Животные могли населить Землю на 200 миллионов лет раньше

Животные могли населить Землю на 200 миллионов лет раньше

Ученые воссоздали лицо Homo sapiens возрастом 315 000 лет

Ученые воссоздали лицо Homo sapiens возрастом 315 000 лет

Ученые открыли сверхпроводник I типа, нарушающий симметрию обращения времени

Ученые открыли сверхпроводник I типа, нарушающий симметрию обращения времени

Сверхчувствительный сенсор сделает раннюю диагностику болезней Паркинсона и Альцгеймера

Сверхчувствительный сенсор сделает раннюю диагностику болезней Паркинсона и Альцгеймера

В Китае обнаружен динозавр микрорапторин, меняющий теорию эволюции полета

В Китае обнаружен динозавр микрорапторин, меняющий теорию эволюции полета

Геном человека оказался устойчив к микрогравитации — по крайней мере, в течение суток

Геном человека оказался устойчив к микрогравитации — по крайней мере, в течение суток

Из лабораторий — на работу: 7 компаний, создающих человекоподобных роботов для реального мира

Из лабораторий — на работу: 7 компаний, создающих человекоподобных роботов для реального мира

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

Первый складной iPhone не стал революцией: с чем придется мириться владельцам iPhone Duo

Первый складной iPhone не стал революцией: с чем придется мириться владельцам iPhone Duo

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

GPT-6 Astra прошла стартовую зону World of Warcraft без единого кадра игры

GPT-6 Astra прошла стартовую зону World of Warcraft без единого кадра игры

Blue Origin показала 20-метровую солнечную башню для будущей базы на Луне

Blue Origin показала 20-метровую солнечную башню для будущей базы на Луне

Ученые создали «живой цемент» из дрожжей — из него предлагают печатать базы на Марсе

Ученые создали «живой цемент» из дрожжей — из него предлагают печатать базы на Марсе

Камера «Аквабласт» очищает детали без повреждения металла и резины

Камера «Аквабласт» очищает детали без повреждения металла и резины