科学者たちはついに脳細胞のいくつかの不思議な「ホットスポット」がすることを理解しています

脳細胞表面に見られる特定のタンパク質クラスターの役割 海馬 学習と記憶に重要な役割を果たす脳の一部であるこの部分は、何十年もの間科学者を悩ませてきました。 しかし、この特定の生物学的謎はついに解決されました。

それ 既知 これらのクラスターが停止すると、深刻な神経障害を引き起こす可能性がありますが、その理由は明確ではありません。 新しい研究は、クラスターが遺伝子発現活性化に不可欠なカルシウムシグナル「ホットスポット」であることを示唆している。

ホットスポットタンパク質は異常に大きいようです。 イオンチャンネル、電荷を帯びた原子を細胞とするゲートウェイ。 これらのイオンの交換は、ニューロンのような細胞が互いに通信する主な方法の一つである。 タッチなどの信号や思考パターンをセルグループから別のグループに渡すことで、意識的に処理できます。

「私たちは、例えばシナプスのような他のタイプのイオンチャネルクラスタの機能を長く知っていました。」 生理学者ジェームズ・トリマーは言う。 カリフォルニア大学デイビス出身。

「しかし、細胞体のはるかに大きな構造がニューロンの生理学でどのような役割を果たしているのかは知られていません」

Trimmerとその同僚はすでにこれらのタンパク質クラスターを介していくつかのチャンネルを検出しています。

げっ歯類ニューロンの実験を通して、チームは互いに結合するタンパク質断片を含むカリウムおよびカルシウムチャネルを分離しました。 彼らは、細胞膜クラスターから落ちる前に、カルシウムチャネルが固定された餌カリウムチャネル断片でニューロンをあふれた。

これは、電気神経細胞シグナルと遺伝子発現との間の切断を示している。 これは、励起転写結合という適切に機能する脳の重要なプロセスです。

「さまざまなカルシウムチャネルがありますが、これらのクラスターに見られる特定の種類のカルシウムチャネルは、電気活性の変化を遺伝子発現の変化に変換するために必要です」 トリマーが言う。

「我々は、これらの異常なクラスターに位置するカルシウムシグナル伝達タンパク質を妨害すると、学習、記憶、および他の形態の神経可塑性にとって重要な励起転写結合を基本的に排除することがわかった。」

カルシウムシグナルは以下でよく研究されています。 水上突起、細胞間のメッセージを管理する拡張ニューロンビット、しかし、これまで、実際のニューロン細胞体内でカルシウムシグナルがどのように作用するかについての多くの研究はありませんでした。

研究者が説明するように、このニューロンクラスターは「非常に保存的」であり、これは進化プロセスによって比較的変わらずに残ることを意味します。 それは人間を含む無脊椎動物と脊椎動物の重要性を指摘しています。 単一セルに最大100個のクラスタをクランプできます。

科学者たちは、脳がどのように機能するかについて絶えず新しい発見をしています。

「私たちはこの信号の重要性を理解し始めた段階に過ぎませんが、これらの新しい結果は脳機能における役割に関する新しい研究を形成するための情報を提供し、最終的に新しい種類の治療薬の開発に役立ちます。できます。」 トリマーが言う。

研究は PNAS。