سیناپس بین دو نورون و انتقال دهنده های عصبی

گزارشی از مدل جدیدِ سیگنالینگ مغزی!

آزادشدن انتقال دهنده های عصبی و هورمون ها در بدن توسط یک دستگاه پروتئینی پیچیده موجود در غشا کنترل میشود. دستکاری داروها به وسیله ی این دستگاه میتواند به درمان دامنه ای از اختلالات ، از دیابت تا پارکینسون ، بهبود بخشد.

با این حال ، پیشرفت این فرایند تا کنون بدلیل فقدان مدل های جانوری برای آزمایش اثرات داروهای پروتئینی آهسته است.

هفته ی گذشته ، Heidi Hamm ، دکترای داروسازی دانشگاه Vanderbilt و همکارش ، اولین بازخورد یک مکانیسم مهم از یک مدل جانوری را گزارش کردند.

اساسا یک دریچه ی خاموش ، انتقال دهنده های عصبی و هورمون ها را از طریق مجموعه ی پیچیده ی SNARE متصل به غشاء ، آزاد میکند.

بر روی جلد مقاله ویژه ای از مجله ی Science Signaling ، محققان گزارش کردند که هنگامی که آنها دریچه ی خاموش را در سلولهای عصبی مغز موش (از طریق دستکاری ژنتیکی ) از کار انداختند ، جانوها نقص قابل توجهی در هماهنگی سیستم ، شناختی و دیگر رفتارها از خود به نمایش گذاشتند.

 

دانشمندان میدانند که چگونه SNARE را تنظیم و گیرنده های انتقال دهنده عصبی را روشن کنند ، اما تاکنون آنها هیچ ایده ای درباره اینکه چه اتفاقی پس از این اعمال پیش خواهد آمد نداشته اند.

Hamm میگوید :

ما اکنون میتوانیم با این مدل جانوری بررسی های دقیق تری انجام دهیم. فاکتورهای زیادی که در گذشته به آنها توجهی نمیشد و یا مطالعه آنها واقعا دشوار بود ، امروزه دسترسی آسان تری دارند و شرایط مطالعه ی آنها ساده تر است.

Hamm ، استاد تحقیقات قلب و عروق Annie Mary Lyle و Aileen M.Lange در دانشکده پزشکی دانشگاه Vanderbilt است. وی رئیس سابق بخص فارماکولوژی ( داروشناسی) و همچنین استاد چشم پزشکی و علوم بصری جراحی ارتوپدی و توان بخشی است.

او در طی حرفه اش ، چندین کشف مهم درباره ی گیرنده های Gپروتئین (GPRs) داشته است. در جایگاه غشای تقریبا هر سلولی ، GPRs رایج ترین مجرا برای مسیر های سیگنالینگ یافته شده در طبیعت هستند. ۲/۳ تمام‌داروها ، آنها را هدف قرار میدهند.

GPRs ها توسط Gپروتئین ها ، در داخل سلول ، خاموش و روشن میشوند. Gپروتئین ها شامل ۲ زیر مجموعه ی آلفا و بتاگاما هستند که هردو میتوانند مسیرهای سیگنالینگ مستقل را تحریک کنند.

چندین سال پیش ، Hamm و همکارانش ، از جمله Simon Alford ، استاد دانشگاه illinois در شیکاگو ، نشان دادند که چگونه زیر مجموعه ی بتاگاما مانع از اتصال وزیکول های درون سلولی حاوی انتقال دهنده های عصبی به غشا  و تخلیه محتویاتشان به فضای سلولی اصافی بین سلول عصبی و سیناپس میشوند.

 

این زیرمجموعه ، چنین فرایندی را به ۲ طریق انجام میدهد :

۱. توسط جلوگیری از رهاشدن کلسیم از کانال های کلسیمی ، به واسطه ی اجازه ی اتصال وزیکول به غشا

۲. خاموش کردن کمپلکس گیرنده ی SNARE

 

Hamm به دنبال این است که چرا ۲ مکانیسم مجرا برای کاهشِ آزاد شدنانتقال دهنده های عصبی وجود دارد. وی میگوید :

ما این قوانین را از طریق SNARE و خصوصا در کشت سلول بررسی کرده ایم. اما نمیدانیم در اندامهای زنده چگونه عمل میکند. 

با استفاده از تکنولوژی ویرایش ژنی معروف به کریسپر Cas9 توسط  Zack Zurawski ، دانشجوی فارق التحصیل در آزمایشگاه Hamm ، جهشی معرفی شد که اجازه ی غیرفعال سازی دستگاه SNARE را برای زیرمجموعه ی بتاگاما متوقف میکرد. در حقیقت این جهش ، گیرنده های انتقال دهنده های عصبی را فعال میکرد.

 

دستاورد های هیجان انگیز

Hamm میگوید :

این بسیار هیجان انگیز است که برای اولین بار این عمل راه اندازی شده است. درواقع این فرایند باید ۲ تا ۳ سال طول میکشید تا چنین موشی را پدید آورد ولی ما این عمل را در ۳ ماه انجام دادیم. این دستاورد بزرگی‌ست. 

Zurawski ، اولین نویسنده ی مقاله از زمان آغاز تا کنون مدرک دکترای خود را کسب کرده است و درحال انجام تحقیق فوق دکترای خود در دانشگاه illinois ، همراه با Alford ، نویسنده ی ارشد مقاله ، است.

محققان همچنین ۲ مکانیسمی که از اتصال وزیکول ها جلوگیری میکند شناسایی کرده اند ؛ یکی مکانیسمی که بر کانالهای کلسیمی اثر میگذارد و دیگری بر SNARE . آنها همرنگ و همسان هستند .

مسدود شدنِ هردوی آنها ، نسبت به اینکه یکی از آنها و یا هرکدام به طور مجزا مسدود شوند ، نتیجه ی بسیار قدرتمندی در بازداری انتقال دهنده های عصبی دارد.

Hamm میگوید :

من فکر میکنم این مطلب به آن معناست که این دو مکانیسم متفاوت ، احتمالا اهمییت بیشتری از آنچه که عموم فکر میکنند ، دارد.

نمره شما به این پست