Нейрональна хірургія ULaval Research News
Дослідники розробили молекулярний інструмент для вибіркової модуляції зв’язків між певними нейронами
У людини контроль більшості біологічних функцій є результатом динамічного балансу між активацією та гальмуванням нейронів мозку. Наприклад, під час епілептичного нападу, цей баланс порушується, і мозок скачує, оскільки інгібуючі повідомлення між нейронами тимчасово призупиняються. Щоб краще зрозуміти роль різних популяцій нейронів у нейронних ланцюгах та механізми, що ними керують, дослідникам потрібні інструменти, що дозволяють вибірково активувати або гальмувати зв’язки - синапси - між нейронами. Цей набір інструментів, який досі є рідкісним, щойно збагатився новим елементом, повідомляє нам останній випуск журналу Nature Methods. Насправді команда, що складається з американських дослідників та дослідників з Інституту університету імені психічного де Квебека-Університету Лаваля (IUSMQ-UL), описує новий спосіб цілеспрямованої модуляції синапсів.
Інструмент, розроблений цією командою, використовує передачу генів, що призводить до дезактивації гальмівних синапсів певних нейронів. Названий GFE3, він вводиться в нейрони, де контролює синтез комплексу, що складається з трьох елементів. Перший - це білок FingR, який виступає в ролі дослідницької організації і ціллю якого є гефірин, білок, функція якого полягає у закріпленні певних гальмівних рецепторів нейромедіаторів у клітинній мембрані на рівні синапсів. Другим елементом є інший білок, лігаза 3, який ініціює деградацію гефірину. Останнім елементом є флуоресцентний білок, GFP, що дозволяє побачити під мікроскопом, в якому експресуються нейрони GFE3.
"Коли гефірин розкладається, гальмівні нейромедіаторні рецептори все ще присутні в мембрані нейрона, але оскільки вони більше не прив'язані до синапсів, вони дифузні та неефективні", - уточнює Пол Де Конінк, професор кафедри біохімії, мікробіології та біоінформатики та дослідник в IUSMQ-UL. Інгібуючі нейромедіатори вже не можуть зв'язуватися зі своїми рецепторами в синапсі, тим самим інактивуючи гальмівну функцію. Результат полягає в тому, що ми можемо вивчити специфічну роль гальмівних синапсів у певній нейронній мережі мозку ».
Дійсно, перевага цього інструменту полягає в тому, що, на відміну від фармакологічних методів, які без розбору блокують нейрональну активність, він дозволяє дослідникам орієнтуватись на певні сімейства нейронів у певних областях мозку або спинного мозку, підкреслює професор Конінк. «Ми могли б використовувати GFE3 для вивчення біологічних функцій, таких як зір чи страх, або нейрональних розладів, таких як епілепсія або біль. Краще розуміння цих проблем може з часом призвести до кращого лікування ".
Стаття, опублікована в Nature Methods, є результатом співпраці Хімені Перес-Санчес, Поля Де Конінка та Іва Де Конінка з IUSMQ-UL та дослідників з Університету Південної Каліфорнії та Гарвардської медичної школи. Дослідження отримало фінансову підтримку від Human Frontier Science Program, організації, яка заохочує співпрацю між дослідниками з різних країн, здійснюючи проекти, які нестандартно мислять.