Podle
Neurony jsou jako elektrické vedení našeho těla. Jsou propojeny prostřednictvím synapsí, které hrají důležitou roli při přenosu informací. V rámci synapsí existují složité molekulární stroje, jako je synaptický váček (SV), které pracují v harmonii a zajišťují správný nervový přenos. Tato studie zkoumala synaptický proteom – všechny proteiny, které tvoří synapsie. Zápočet: OIST
Neurony jsou jako elektrické vedení našeho mozku, které je zodpovědné za příjem informací z vnějšího světa a za jejich přenos do zbytku našeho těla. Aby správně fungovaly, musí mezi sebou „mluvit“, a to prostřednictvím synapsí – speciálních struktur, které fungují jako uzly mezi neurony. Synapse nejen spojují neurony, ale také přijímají, zpracovávají, ukládají a kontrolují všechny informace, které v této síti proudí. Proto jsou zásadně důležité pro náš provozní režim. Selhání synapsí může ovlivnit naši paměť, prostorovou orientaci, schopnost učit se a náš rozsah pozornosti. Toto selhání je také kořenem mnoha mozkových onemocnění, jako je Alzheimerova choroba, Demence, autismus, porucha pozornosti s hyperaktivitou, Parkinsonova choroba, epilepsie a schizofrenie.
Naše současné znalosti o úplném molekulárním základě synapsí chybí, ale nová studie publikovaná v Postupy Národní akademie věd„Pomůže to změnit. Tato studie vytvořila nejúplnější objasněný zdroj proteinů nacházejících se v synapsích, který by mohl být užitečný pro budoucí výzkum v oblasti zdraví, jako je poskytnutí dřívější diagnostiky onemocnění mozku a identifikace konkrétnějších lékových cílů.
V roce 2006 byl identifikován pouze jeden jedinečný peptidový synaptický protein. Použitím nové metody na stejném proteinu však vědci našli řadu jedinečných peptidů. Zápočet: OIST
„Synapsy plné proteinových strojů a porozumění jejich designu nám umožňují přístup k tolika molekulárním a funkčním informacím,“ vysvětlil Dr. Zachary Taufik, vědecký pracovník týmu pro buněčné a molekulární synaptické funkce na Ústavu vědy a technologie na Okinawě. Univerzita (OIST) a hlavní autor článku. V našich současných znalostech o synaptickém proteomu existují významné mezery, proto jsme vyvinuli metodu pro hledání všech známých chybějících proteinů. K našemu překvapení jsme v minulosti našli mnoho nových synaptických proteinů. “
Ve spolupráci se spolupracovníky z University of OIST, Institutu Maxe Plancka pro biofyzikální chemii v německém Göteborgu a univerzity Doshisha v japonském Kjótu přijal výzkumný tým konvenční metodu proteomu v této oblasti, kterou vědci používají, když chtějí detekovat jakýkoli protein a upravit ho. Tato nová metoda odhalila mnoho skrytých sekvencí peptidů – stavebních kamenů bílkovin. Skupina zejména chtěla být schopna identifikovat proteiny, které mohou být podobné jiným proteinům, ale mají velmi odlišné funkce.
Studijní skupina odhalila mnoho skrytých SV proteinů, včetně těch, které souvisejí s mozkovými chorobami. Zápočet: OIST
Výsledky byly úžasné. Celkově skupina identifikovala 4439 synaptických proteinů, z nichž 1466 bylo nalezeno v synaptických vezikulách (SV) – třikrát to, co bylo dříve známé. Studijní skupina se rozhodla blíže podívat na SV proteiny. Vyčíslili je v zápletce a zařadili je od nejbohatších po menší otroky. „Rozdíl byl milionkrát,” řekl dr. Taufik. „Zjistili jsme některé velmi hojné, které tvořily 90% z celkového množství SV proteinů. Ale byla tu také tato neuvěřitelná rozmanitost a to, co vypadalo jako subpopulace SV. Synaptické proteázy se zdají být strukturovány jako rty, přičemž některá slova (nebo proteiny) se používají často a mnoho méně často, ale konkrétněji a smysluplněji. “
Aby vědci odhalili některé funkce skrytých proteinů, geneticky upravili neurony tak, aby tyto proteiny potlačily. Jedním příkladem byl protein, který byl potřebný k recyklaci buňky močového měchýře v synapsích. Bez tohoto proteinu se schopnost synapsí přenášet informace snížila ve výkonu. Je zajímavé, že vědci zjistili, že ti s nižší hojností často měli některé z nejdůležitějších funkcí.
„Z 1466 SV proteinů jsme našli souvislost s 200 různými mozkovými chorobami,” řekl Dr. Taufik. „Zjistil jsem, že je velmi překvapivé a zajímavé, že většina příčin onemocnění souvisí s nejméně běžnými a skrytými bílkovinami v minulosti.”
Jednou z těchto nemocí je Alzheimerova choroba. Klinické studie k léčbě Alzheimerovy choroby mají v současné době 99,6% poruchovost. Dr. Taufik teoreticky uvádí, že je to způsobeno pacienty trpícími příznaky, které mohou vypadat velmi podobně, ale ve skutečnosti jsou způsobeny dysfunkcí různých proteinů. “Tato studie vyústila v katalog všech různých proteinů v synapsích. To bude skvělý základ pro studium regionální a synaptické evoluční rozmanitosti mozku. Naše nová metoda proteomu bude také klíčem při hledání molekulární příčiny nemoci každého pacienta. Další obtížný, ale nevyhnutelný úkol. “
Reference: 14. prosince 2020, Postupy Národní akademie věd.
DOI: 10.1073 / pnas.202011870
Spolu s Dr. Tawfiqem zahrnovali tuto studii také Dr. Momchil Ninov a profesor Reinhard Jahn z Max Planck Institute for Biofyzical Chemistry, profesor Tomoyuki Takahashi, pan Alejandro Villar Bryons, Dr. Michael C. Roy, Dr. Han -Ing Wang, pane Toshiu Saski a pan Francois Biochein z OIST a docent Ysonori Mori, pan Tomopomi Yoshida a profesor Shigo Takmori z univerzity v Dushisha.