Naučnici sa Univerziteta u Montrealu i njegovog povezanog Montrealskog instituta za klinička istraživanja (IRCM) otkrili su jedinstvenu ulogu proteinskog kompleksa u strukturnoj organizaciji i funkciji povezivanja moždanih ćelija, kao iu specifičnim kognitivnim ponašanjima.
Rad tima predvođen Hideto Takahašijem, direktorom IRCM-ove jedinice za razvoj sinapsa i istraživanje plastičnosti, u saradnji sa timom Stivena Konora na Univerzitetu Jork i timom Masanorija Tačikave na japanskom Univerzitetu Tokušima, objavljen je u The EMBO Journal.
Iako su defekti u organizaciji sinapsi povezani sa mnogim neuropsihijatrijskim stanjima, mehanizmi odgovorni za ovu organizaciju su slabo shvaćeni. Nalazi nove studije mogli bi da pruže vredne terapijske uvide, veruju istraživači.
Važno je imati na umu dva cilja sa ovim istraživanjem, rekao je Takahashi, vanredni istraživač medicine u oblasti molekularne biologije i neuronauke u UdeM-u.
„Jedan je otkrivanje novih molekularnih mehanizama za komunikaciju moždanih ćelija“, rekao je on. „Drugi je razvoj novog jedinstvenog životinjskog modela anksioznih poremećaja koji pokazuju panični poremećaj – i ponašanja nalik agorafobiji, što nam pomaže da razvijemo nove terapijske strategije.“
Mentalne bolesti, kao što su anksiozni poremećaji, autizam i šizofrenija su među vodećim zdravstvenim poremećajima u Kanadi i širom sveta. Uprkos njihovoj rasprostranjenosti, razvoj lekova i lečenje mnogih od ovih bolesti pokazalo se kao veoma izazovno, zbog složenosti mozga.
Naučnici su stoga nastojali da razumeju osnovne mehanizme koji dovode do kognitivnih poremećaja kako bi unapredili terapijske strategije.
Spojevi između dve moždane ćelije (neurona) nazivaju se sinapse, koje su neophodne za prenos neuronskih signala i funkcije mozga. Defekti u ekscitatornim sinapsama, koji aktiviraju prenos signala do ciljnih neurona, i oni u sinaptičkim molekulima predisponiraju mnogim mentalnim bolestima.
Takahašijev tim je ranije otkrio novi kompleks proteina unutar sinaptičkog spoja, nazvan TrkC-PTPσ, koji se nalazi samo u ekscitatornim sinapsama. Geni koji kodiraju za TrkC (NTRK3) i PTPσ (PTPRS) su povezani sa anksioznim poremećajima i autizmom, respektivno. Međutim, mehanizmi pomoću kojih ovaj kompleks reguliše razvoj sinapse i doprinosi kognitivnim funkcijama su nepoznati.
Rad koji je u novoj studiji sproveo prvi autor Husam Khaled, student doktorskih studija u Takahašijevoj laboratoriji, pokazao je da kompleks TrkC-PTPσ reguliše strukturno i funkcionalno sazrevanje ekscitatornih sinapsi regulacijom fosforilacije, biohemijske modifikacije proteina, mnogih sinaptičkih ćelija. proteina, dok poremećaj ovog kompleksa izaziva specifične defekte ponašanja kod miševa.
Neuroni su građevni blokovi mozga i nervnog sistema koji su odgovorni za slanje i primanje signala koji kontrolišu funkcije mozga i tela. Susedni neuroni komuniciraju kroz sinapse, koje deluju kao mostovi koji omogućavaju prolaz signala između njih.
Ovaj proces je neophodan za ispravne funkcije mozga kao što su učenje, pamćenje i spoznaja. Defekti u sinapsama ili njihovim komponentama mogu poremetiti komunikaciju između neurona i dovesti do različitih poremećaja mozga.
Generisanjem miševa sa specifičnim genetskim mutacijama koje remete kompleks TrkC-PTPσ, Takahašijev tim je otkrio jedinstvene funkcije ovog kompleksa. Oni su pokazali da ovaj kompleks reguliše fosforilaciju mnogih proteina uključenih u strukturu i organizaciju sinapse.
Snimanje u visokoj rezoluciji mozga mutantnih miševa otkrilo je abnormalnu organizaciju sinapse, a dalje proučavanje njihovih signalnih svojstava pokazalo je povećanje neaktivnih sinapsa sa defektima u prenosu signala.
Posmatrajući ponašanje mutantnih miševa, naučnici su videli da oni pokazuju povišen nivo anksioznosti, posebno pojačano izbegavanje u nepoznatim uslovima, i narušeno društveno ponašanje.
