دانشمندان موفق به کشف جزییات اتمی انتقال سیگنال های مغزی شدند!

مغز انسان بی شک پیچیده ترین سیستم جهان هستی است که ناشناخته های بسیاری در مورد آن وجود دارد. حالا دانشمندان موفق به کشف جزییات اتمی انتقال سیگنال های مغزی شده اند. با دیپ لوک همراه باشید…

دانشمندان دانشگاه استنفورد، جزییاتی از مغز انسان را کشف کردند که تاکنون پر از ابهام بود. آنها دریافتند که مغز ما چگونه پیام ها را با سرعت بسیار زیاد بین سلول هایش رد و بدل می کند. این محققان ساختار سه بعدی اتم های یک کمپلکس دو بخشی که آزادسازی مواد شیمیایی سیگنال ها را کنترل می کند، شناسایی کردند. این مواد شیمیایی، انتقال دهنده های عصبی نام دارند. بسیاری از اختلالات ذهنی مانند افسردگی، اسکیزوفرنی و اضطراب، تحت تاثیر سیستم انتقال دهنده های عصبی هستند و بنابراین فهم اینکه چگونه سلول ها، این سیگنال ها را در کمتر از یک هزارم ثانیه رها می کنند، می تواند به کشف داروهای جدید برای این اختلالات مغزی بسیار کمک کند. هر دو بخش کمپلکس پروتئینی درگیر در فرآیند انتقال پیام، ضروی هستند، اما تا کنون واضح نبود که این دو بخش، چگونه با یکدیگر جفت می شوند. آزمایش های این پژوهش در دانشکده ی انرژی دانشگاه استفورد انجام شد و نتایج آن، دیروز در ژورنال nature منتشر گردید.

راز ترکیب دو پروتئین

پروتئینی که در فرآیند انتقال سیگنال های مغزی وجود دارد، شامل دو بخش به نام های SNARE و سیناپتوتاگمین-۱ (synaptotagmin-1) است. حدود دو دهه قبل، ساختار کمپلکس SNARE به کمک پرتوی ایکس، به صورت یک دسته پروتئین مارپیچی تعیین شده بود. SNARE، نقشی کلیدی در انتقال سیگنال های مواد شیمیایی مغز بازی می کند. اما SNARE چگونه عمل می کند؟ این پروتئین، بسته های کوچکی از انتقال دهنده های عصبی را به لبه های بیرونی نورون ها متصل می کند و سپس آنها را روی پذیرنده های شیمیایی نورون دیگر قرار می دهد (داکینگ) و بدین طریق، انتقال سیگنال و پیام انجام می شود.

تفنگ انتقال دهنده های عصبی

دانشمندان دریافتند زمانیکه SNAREs و سیناپتوتاگمین-۱ به یکدیگر متصل می شوند، مثل یک تقویت کننده، باعث افزایش اندک غلظت کلسیم شده و رهاسازی گلوله مانند انتقال دهنده های عصبی از یک نورون به نورون دیگر را ممکن می کنند. آنها همچنین دریافتند پروتئین ها قبل از رسیدن به غشای نورون، به یکدیگر متصل می شوند که به کمک این پدیده می توان انتقال گلوله وار و بسیار سریع سیگنال های مغزی را توضیح داد.

شناسایی ساختار کمپلکس SNARE-سیناپتوتاگمین می تواند چارچوب خوبی را برای فهم بهتر سیستم مغزی فراهم کند. ساختار جدیدی که برای حدواسط های بین سیناپتوتاگمین-۱ و کمپلکس SNARE عصبی، کشف شده، طرز فکر محققان را در مورد برهمکنش های اتمی و نقطه ی اتصال کمپلکس ها، تغییر داده است.

کریستال ها، ربات ها و پرتوهای ایکس در خدمت پیشرفت علوم اعصاب

محققان برای مطالعه ی ساختار جفت شده ی پروتئین ها، از یک سیستم رباتیک و یکی از روشن ترین منابع پرتوهای ایکس، یعنی لیزر پرتوی ایکس استفاده کردند. آنها برای تعیین ساختار اتمی، صدها تصویر پرتوی ایکس را از حدود ۱۵۰ کریستال پروتئینی گرفته و سپس این تصاویر را تجزیه تحلیل کردند. این پژوهش مثال بارزی برای چگونگی به کارگیری ابزارها و روش های پیشرفته در کشف مکانیسم های پیچیده است.

منبع: phys.org