Kada moždane ćelije, ili neuroni, pokreću procese za povezivanje sa drugim neuronima, kako oni razlikuju svoje sopstvene procese od procesa drugih neurona? Jedan važan deo ove slagalice uključuje molekul koji se zove klasterizovani protokadherin (Pcdh).
U nedavnoj publikaciji u iScience, istraživači sa SANKEN-a (Instituta za naučna i industrijska istraživanja) i Visoke škole za granične bionauke na Univerzitetu u Osaki objavili su razvoj senzora za posmatranje Pcdh interakcija u živim neuronima, što nas približava razumevanju ovu misteriju.
U mozgu, milioni neurona stvaraju trilione veza jedni sa drugima. Da bi to uradio, svaki neuron pokreće sićušne procese koji rastu i putuju dok ne pronađu procese druge ćelije za povezivanje. Međutim, pošto svaka ćelija ima toliko procesa posvuda, ćelije mogu slučajno uspostaviti veze sa sobom, a ne sa drugima. Jedan od načina da se ovo izbegne je Pcdh, koji se izražava u različitim kombinacijama na površini svakog neurona.
Jedna uloga Pcdh je u ćelijskoj adheziji; ako dva neuronska procesa imaju potpuno istu kombinaciju Pcdh molekula, molekuli se vezuju jedan za drugi. Suprotno tome, ako su kombinacije čak i malo drugačije, na njih se gleda kao na „drugo“, a ne na „sebe“, i ne vezuju se. Postoje konvencionalne tehnike za otkrivanje molekularnih interakcija između ćelijskih površina koje nam mogu pokazati kada se molekuli vezuju, ali ne i kada se ponovo razdvajaju. Istraživači sa Univerziteta u Osaki želeli su da se pozabave ovim pitanjem.
„Razvili smo fluorescentni senzor koji smo nazvali IPAD, ili Indikatori za interakcije Protocadherin Alpha 4 nakon dimerizacije“, kaže vodeći autor studije Takashi Kanadome. „Ovaj senzor nam omogućava da po prvi put vidimo ne samo interakcije između procesa, već i disocijaciju ovih interakcija.“
Ova nova tehnika ima nekoliko nedostataka. Na primer, njegova fluorescencija je mnogo dosadnija od one koja je primećena korišćenjem starijih tehnika, i nije u stanju da razlikuje veze između procesa iz iste ćelije i onih iz dve različite ćelije sa istim kombinacijama Pcdh na površini.
„Uprkos trenutnim nedostacima, mislimo da će naš novi senzor biti koristan za brojne različite istraživačke aplikacije“, objašnjava Tomoki Matsuda, stariji autor studije. „Razvoj IPAD-a je važan korak ka boljem razumevanju neuronskog prepoznavanja sebe/drugog.“
Senzori razvijeni u ovoj studiji imaju mnogo potencijalnih primena. Posebno, tehnika se može koristiti za razvoj niza fluorescentnih senzora za vizuelizaciju neuronske samopovezanosti, koja je implicirana u poremećajima mozga kao što su autizam i epilepsija. Bolje razumevanje neuronske samopovezanosti može dovesti do poboljšanih tretmana ovih poremećaja.
