Nova studija objavljena u časopisu Ćelija preoblikuje naše razumevanje osnovnih građevinskih blokova mozga, proteina koji su prisutni u sinapsama. Pod naslovom „Proteomski pejzaž sinaptičke raznolikosti u regionima mozga i tipovima ćelija“, istraživanje zadire duboko u zamršeni svet sinapsi, vitalnih veza između neurona.
Sinapse su veze između neurona koje im omogućavaju da komuniciraju jedni sa drugima. U svim ćelijama, uključujući neurone, molekuli proteina su glavni akteri koji obavljaju rad ćelije. Sinapse se sastoje od hiljada proteina, od kojih svaki igra jedinstvenu ulogu u funkciji mozga.
Moždane sinapse imaju različite funkcije – od aktivnosti poput pejsmejkera do pokretanja moždanih ritmova do pulsirajućih svojstava – i oslobađaju različite hemikalije, „neurotransmitere“ i modulatore. Svi proteini eksprimirani u ćeliji ili u ćelijskom odeljku se nazivaju njenim „proteomom“. U ovoj studiji, istraživači su odgovorili na fundamentalno pitanje: Koji su specifični proteomi koji definišu mnoge različite vrste moždanih sinapsi?
Naučnici su odavno znali da postoje različite vrste sinapsi, ali su specifične kombinacije proteina odgovorne za njihovu raznolikost ostale misterija. Razumevanje različitih kombinacija proteina koje pokreću funkciju različitih sinapsi je od suštinskog značaja za dešifrovanje funkcije mozga, kao i onoga što pođe po zlu tokom bolesti.
Da bi odgovorio na pitanje koji specifični proteomi definišu različite tipove sinapsi, Šumanov tim je prvo izolovao sinapse iz različitih tipova neurona u različitim oblastima mozga. Oni su koristili genetski modifikovane miševe gde su sinapse od interesa bile fluorescentno obeležene, omogućavajući im da budu izolovani i prečišćeni. Koristeći kvantitativnu masenu spektrometriju, metodu koja omogućava da se identifikuju i kvantifikuju nivoi pojedinačnih proteina, van Oostrum et al. analizirali 18 različitih tipova sinapsi u pet različitih regiona mozga.
Na kraju, Šumanov tim je identifikovao više od 1.800 jedinstvenih proteina obogaćenih tipa sinapse, otkrivajući zapanjujuću raznolikost molekula koji leže u osnovi sinaptičkih veza. „Ovo predstavlja značajan korak napred u našem razumevanju sinaptičke raznolikosti“, kaže van Oostrum. „Razkrivajući zamršenu molekularnu arhitekturu sinapsi, ne samo da proširujemo naše znanje o funkciji mozga, već i otvaramo nove puteve za istraživanje neuroloških poremećaja i potencijalnih terapijskih intervencija.
Istraživanje je otkrilo uobičajene sinaptičke proteinske module koji postoje u većini sinapsi, ali je takođe otkrilo specifične „proteomske žarišne tačke“ koje pokreću specijalizovanu funkciju sinapsi. Na primer, u jednoj klasi sinapsi koje oslobađaju neurotransmiter dopamin, došlo je do specifičnog iscrpljivanja molekula koji pomaže ćelijama da se nose sa oksidativnim stresom. Šuman kaže: „Zaintrigirani smo ovim nalazom s obzirom na ranjivost dopaminergičkih sinapsi na oksidativni stres i njihov gubitak tokom Parkinsonove bolesti.“
Ovi nalazi ne samo da pružaju dragocen uvid u fundamentalne principe funkcije mozga, već i otvaraju nove puteve za istraživanje i potencijalne ljudske terapije. Naknadne studije bi mogle da istraže ciljane terapijske intervencije, koje potencijalno vode do tretmana neuroloških poremećaja koji su ukorenjeni u sinaptičkoj disfunkciji.
