Mechanizmy przyłączania neuronów
Stożek wzrostu to dynamiczne przedłużenie rozwijających się neurytów poszukujących swojego synaptycznego celu. Stożki wzrostu neuronów umiejscowione są na wierzchołkach komórek nerwowych na strukturach zwanych aksonami i dendrytami. Celem finansowanego przez UE projektu "Mechanobiology of Aplysia neurons" (MAPNE) było zrozumienie mechanizmów bezpośrednich ruchów stożków wzrostu neuronów. Proces ten, znany jako "kierowanie stożkiem wzrostu", prowadzi do nawiązania połączenia neuronów w normalnym rozwoju i w warunkach patologicznych. Szczególnym celem projektu MAPNE było zrozumienie roli siły mechanicznej oraz białek adhezyjnych w ruchomości stożka wzrostu. Głównym instrumentem niezbędnym do tego badania był system pomiaru sił o dużej zdolności rozdzielczej, mikroskop sił atomowych (AFM), sprzężony ze zdolnością obrazowania mechanizmu przenoszenia energii (FRET). Jako przedmiot badania zespół MAPNE wykorzystał wywołane adhezją kierowanie stożkiem wzrostu w neuronach ślimaka morskiego z gatunku Aplysia californica. Udało się jednocześnie zmierzyć powstałą w procesie siłę trakcji metodą AFM oraz sygnalizację międzykomórkową metodą mikroskopii optycznej FRET. Homologiem ludzkiego białka adhezyjnego tego gatunku ślimaka jest białko adhezyjne Aplysia (apCAM). Białko to zwykle występuje na krawędzi (lamellipodium) stożków wzrostu komórek workowych gatunku Aplysia. Naukowcy początkowo zmierzyli kinetykę wiązania pomiędzy indywidualnymi białkami apCAM w systemie modelowym. Następnie kinetyka wiązania między białkami apCAM została zmierzona na stożkach wzrostu Aplysia. Na koniec naukowcy zestawili siłę transdukowaną przez cytoszkielet komórkowy na proces sterowania stożkiem wzrostu z międzykomórkową aktywacją Src. Pomiary te stanowiły pierwszy bezpośredni dowód mechanotransdukcji — tj. transformacji zewnętrznego sygnału mechanicznego w sygnał chemiczny wewnątrz komórki. Wyniki te są fundamentalnym warunkiem wstępnym do badania bardziej złożonych mechanizmów mechanotransdukcyjnych, przy czym takie badania są właśnie realizowane. Badania przeprowadzone w ramach projektu MAPNE pomogą lepiej zrozumieć molekularne i neurobiologiczne podstawy chorób neurodegeneracyjnych. Przyczynią się tym samym do poszukiwania nowych celów terapeutycznych.
Słowa kluczowe
Pamięć, choroba nerwowa, rozwój mózgu, stożek wzrostu neuronów, neuron gatunku Aplysia, przyleganie komórek, ruchomość stożka wzrostu