Tyrėjai sužinojo, kaip jonų kanalas smegenų neuronuose turi savotišką „molekulinę atmintį“, kuris prisideda prie visą gyvenimą trunkančių prisiminimų susidarymo ir išsaugojimo. Tyrėjai nustatė konkrečią jonų kanalo dalį, į kurią būtų galima nukreipti naujus vaistus nuo tam tikrų genetinių ligų. Tyrimas, vadovaujamas Linköpingo universiteto Švedijoje, buvo paskelbtas IN Gamtos ryšiai.
Viena iš smegenų supervalstybių yra jos sugebėjimas mokytis iš ankstesnės patirties ir formuoti prisiminimus. Šie gyvybiškai svarbūs procesai priklauso nuo ryšių tarp neuronų smegenų pertvarkymo. Nervų sankryžos, vadinamos sinapsėmis, yra sustiprintos arba susilpninamos visą gyvenimą taip, kad smegenys tam tikra prasme yra nuolat keičiamos ląstelių lygiu. Šis reiškinys vadinamas sinapsiniu plastiškumu.
Yra keli procesai, prisidedantys prie sinapsinio plastiškumo nervų sistemoje. Vienas iš šių procesų yra susijęs su kalcio jonų kanalais, kurie jau seniai domino Linköpingo universiteto (Liu) tyrėjus.
„Noriu atskleisti šių jonų kanalo molekulių slaptą gyvenimą. Kalcio jonų kanalai organizme turi labai svarbias funkcijas. Atidarymas ir uždarymas, be kita ko, reguliuoja nervų ir iš eilės signalizaciją. Tačiau, be to, šios molekulės taip pat turi savotišką savo atmintį ir gali atsiminti ankstesnius nervų signalus”. kuris vadovavo tyrimui.
Šio tyrimo pagrindinis dėmesys buvo skiriamas tam tikro tipo jonų kanalui – „Cav2.1“ kanalui, kuris yra labiausiai paplitęs kalcio jonų kanalas smegenyse. Jonų kanalas yra sinapsėje, pačiame neurono gale. Kai per neuroną praeina elektrinis signalas, jonų kanalas atsidaro, pradedant procesą, dėl kurio neurotransmiteriai išleidžiami link gaunamo neurono sinapsėje. Tokiu būdu „Cav2.1“ kanalai yra sinapsinės, neurono ir neurono komunikacijos schemos vartai.
Ilgalaikis elektrinis aktyvumas sumažina „Cav2.1“ kanalų, kurie gali atsidaryti, skaičių, todėl mažesnis siųstuvo išsiskyrimas, todėl gaunamas neuronas gauna silpnesnį pranešimą. Atrodo, kad kanalai gali „atsiminti“ ankstesnį signalizaciją, ir tai darydami, todėl priversti save atidaryti vėlesniais signalais. Kaip tai veikia molekuliniu lygmeniu, mokslininkams iki šiol nežinoma.
„Linköping“ tyrėjai dabar atrado mechanizmą, kaip jonų kanalas gali „atsiminti“. Kanalas yra didelė molekulė, sudaryta iš kelių sujungtų dalių, kurios gali judėti vienas kito atžvilgiu reaguojant į elektrinius signalus. Jie sužinojo, kad jonų kanalas gali užimti beveik 200 skirtingų formų, atsižvelgiant į elektrinio signalo stiprumą ir trukmę; Tai labai sudėtinga molekulinė mašina.
„Mes tikime, kad nuolatinio elektros nervo signalizacijos metu svarbi molekulės dalis atsiriboja nuo kanalo vartų, panašiai kaip sankaba automobilyje nutraukia ryšį tarp variklio ir ratų. Jonų kanalas gali nebebūti atidarytas. Kai šimtai signalų atsiranda per ilgą laiką, jie gali konvertuoti daugumą kanalų į šią” atjungiamą atmintį „.
Jei „Ion“ kanalas gali „atsiminti“ vos kelias sekundes, kaip jis prisideda prie mokymosi visą gyvenimą? Tokio tipo kolektyvinė atmintis jonų kanaluose gali kauptis laikui bėgant ir sumažinti ryšį tarp dviejų neuronų. Tada tai lemia priimančio neurono pokyčius, trunkančius kelias valandas ar dienas. Galų gale tai lemia daug ilgiau išgyventus smegenų pokyčius, tokius kaip susilpnėjusių sinapsių pašalinimas.
„Tokiu būdu„ Atmintis “, trunkanti keletą sekundžių vienoje molekulėje, gali šiek tiek prisidėti prie žmogaus atminties, trunkančios visą gyvenimą“, – sako „Pantazis“.
Padidėjusi žinios apie tai, kaip šie kalcio jonų kanalai veikia ilgainiui, gali prisidėti prie tam tikrų ligų gydymo. Yra daugybė geno variantų, gaminančių CAV2.1 kanalą CACNA1A, kurie yra susieti su retomis, bet rimtomis neurologinėmis ligomis, kurios dažnai būna šeimose. Sukurti vaistus prieš juos, tai padeda žinoti, kurią didelio jonų kanalo dalį norite paveikti, ir kokiu būdu reikėtų pakeisti jo aktyvumą.
„Mūsų darbas nustato, į kurią baltymo dalį reikia nukreipti kuriant naujus vaistus“, – sako „Pantazis“.