Naukowcy z Scripps Research odkryli setki białek, które są stale transportowane przez zdrowy mózg w małych, zamkniętych błonie pęcherzykach, ujawniając nową formę komunikacji między komórkami mózgowymi. Odkrycia opublikowane w czasopiśmie Cell Reports mogą pomóc naukowcom lepiej zrozumieć choroby neurologiczne, w tym chorobę Alzheimera i autyzm.

„To zupełnie nowy sposób, w jaki komórki w mózgu mogą komunikować się ze sobą, który nigdy wcześniej nie był zintegrowany z tym, jak myślimy o zdrowiu i chorobie” – powiedział dr Hollis Cline, profesor neuronauki Hahn w Scripps Research. „Otwiera to wiele ekscytujących ścieżek badawczych”.

Aby wysyłać sygnały do mózgu, neurony zazwyczaj komunikują się za pomocą substancji chemicznych zwanych neuroprzekaźnikami, które przemieszczają się z jednej komórki do sąsiedniej. Hormony krążą również w mózgu, wpływając na wzrost komórek mózgowych i pomagając tworzyć nowe połączenia między neuronami.

Wcześniej naukowcy podejrzewali, że niewielka liczba białek może w pojedynczych przypadkach poruszać się w mózgu w sposób bardziej niezależny. Na przykład naukowcy badający chorobę Alzheimera odkryli, że synukleina i tau, dwa białka związane z neurodegeneracją mogą przemieszczać się między komórkami w mózgach zwierząt dotkniętych chorobą Alzheimera. Nie byli jednak pewni, czy ma to związek z samą chorobą. Inne zespoły dostarczyły dowodów na to, że białko pochodzące z jednej komórki można później znaleźć w innej, nie było jednak możliwości wyeliminowania możliwości, że białko zostało rozłożone na swoje cząstki budulcowe aminokwasów, a później ponownie złożone w komórce docelowej

W nowej pracy Cline i jej współpracownicy zastosowali metodę znakowania białek, która zapewniła, że śledzą tylko te białka, które pozostają nienaruszone. Znacznik, cząsteczka biotyny, nie może zostać ponownie zintegrowany z nowymi białkami, jeśli białka zostaną rozłożone. Zespół badawczy wprowadził znacznik do komórek zwojowych siatkówki w oczach szczurów. Jedenaście dni później zbadali komórki z kory wzrokowej , obszaru mózgu odpowiedzialnego za przetwarzanie widzenia i oddalonego od komórek zwojowych siatkówki.

Zespół Cline'a następnie wyizolował dowolne białko w korze wzrokowej, które zostało oznaczone biotyną. Znaleźli ponad 200 białek i współpracowali z profesorem Johnem Yatesem III, aby zidentyfikować każde białko za pomocą spektrometrii mas.

„Poprzednie metody nie pozwalały naukowcom zidentyfikować konkretnych transportowanych białek ani obserwować procesu na poziomie ultrastrukturalnym” – mówi Lucio Schiapparelli, pierwszy autor nowego artykułu i były naukowiec z Scripps Research. „Tak więc wykorzystanie tej nowej kombinacji oznaczania białek i strategii identyfikacji pozwoliło nam poczynić postępy w prawdziwym zrozumieniu, co dzieje się z tymi białkami”.
„Jest to potwierdzenie, że w zdrowym mózgu tau i synukleina oraz ich ruch w mózgu są niezaburzone” – mówi Cline. „Ale w przypadku choroby Alzheimera jest to toksyczna forma białka, która jest transportowana między neuronami”.

Naukowcy wykorzystali również inny zestaw znaczników białkowych, aby pokazać, że w większości przypadków białka te były transportowane między komórkami wewnątrz egzosomów. To odkrycie może pomóc utorować drogę innym badaczom, którzy chcą śledzić ruchy białek w innych obszarach mózgu, a także porównywać transport białek między neuronami w zdrowych i chorych mózgach.

„Prawdopodobnie w tym mechanizmie w całym mózgu przemieszczają się białka ” – mówi. „Naprawdę mam nadzieję, że to pobudzi nowe zainteresowanie badaniem ról komunikacji międzykomórkowej, o których do tej pory nie wiedzieliśmy”.

Źródło: medicalxpress.com