Nöroloji
Stanford biyokimyacıları beynin kendi kendiyle iletişimini başarıyla değiştirdi
Siz bu cümleyi okurken beyninizdeki nöronlar hızlı elektrik sinyallerini ateşleyerek birbirleriyle iletişim kurarlar. Birbirleriyle küçük, özelleşmiş kavşaklar olan sinapslar aracılığıyla iletişim kurarlar. Nöronlar arasında “uyarıcı” ve “inhibitör” de dahil olmak üzere gelişen çok çeşitli sinaps türleri vardır ve bilim insanları bu yapıların oluşturulduğu spesifik yöntemlerden hala emin değiller. Bir biyokimya ekibi, sinapslardan üretilen kimyasal türlerinin nihayetinde nöronlar arasında hangi tür sinapsların meydana geldiğini belirlediğini göstererek bu konu hakkında önemli bilgiler sağladı.
Colorado Eyalet Üniversitesi Biyokimya ve Moleküler Biyoloji Bölümü'nde yardımcı doçent olan Soham Chanda, Nature Communications'da yayınlanan ve hem in vitro hem de in vivo olarak nöronlar arasındaki sinapsların kimliğini enzimatik yollarla değiştirme olasılığını gösteren çalışmaya öncülük etti. Projeye katkıda bulunan diğer kıdemli bilim insanları, Stanford Üniversitesi'nden Thomas Südhof ve Buffalo Üniversitesi'nden Matthew Xu-Friedman'dı.
Chanda ve meslektaşları, laboratuvarda nöronların sinaps makinelerinde bir dizi değişiklik indükleyen sadece birkaç geni ifade etmesini sağlayarak yalnızca enzimleri kullanarak uyarıcı ve engelleyici tipler arasında sinaps değişiklikleri yapabildiler. Böyle bir atılım, sinaptik bilgi işleme ve alışverişindeki arızaların neden olduğu beyin hastalıklarının tedavisi için önemli etkilere sahip olabilir.
Chanda, "İnsan beyninin nasıl çalıştığı hakkında çok az şey biliyoruz ve bunun merkezinde nöronların birbirleriyle nasıl iletişim kurduğunu anlamamız gerekiyor. Sinaps oluşumu ve bakımının temel mekanizmalarını anlamak, beyin bozukluklarını anlamada muazzam etkilere sahiptir" dedi.
Araştırmacıların elde ettikleri sonuçlar, sinaptik bağlantı alanında ifade edilen hücre-yapışma proteinlerinin, bazılarının düşündüğü gibi, sinaps işlevinin tek sağlayıcıları olmadığını gösteriyor; tersine, presinaptik bölgeden (bilginin geldiği yerden) salınan nörotransmitter adı verilen kimyasallar da hangi sinaps türlerinin nerede ve nasıl oluştuğunu kontrol etmede önemli bir rol oynuyor gibi görünüyor.
CSU ekibi, belirli nörotransmitterlerin kontrollü salınımı ile belirli sinaptik bağlantı türlerini üretme yeteneklerini göstermek için kök hücre kaynaklı insan nöronlarını kullandı. Buffalo Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, aynı fenomeni canlı fare beyinlerinde de gösterdi.
Xu-Friedman, “Sinapsların bir sürü başka makineye ihtiyacı var; nöronlar tüm bunlarla ilgilendi ve uyarıcı sinapsları engelleyici sinapslara dönüştürdü – bu da kimliklerinde temel bir değişikliktir” dedi.
Chanda nöronlardan etkilenerek, "Çünkü insan vücudundaki başka hiçbir hücre tipi, şekillerine ve yapılarına bu kadar yakından bağlı olan aynı düzeyde işlevsel karmaşıklığa sahip değil" diyerek Xu-Friedman’ın sözlerine eklemede bulundu.
DOI: 10.1038/s41467-022-30756-z
