Chemiczne szlaki wiodące ku pamięci
Neurotransmisja i jej podłoże molekularne umożliwiają neurobiologom leczenie na przykład choroby Alzheimera oraz wspomaganie rozwijania umiejętności przyswajania wiedzy. Za ośrodek będący podstawą tworzenia pamięci w mózgu uważa się tzw. długotrwałe wzmocnienie synaptyczne (LTP). Naukowcy biorący udział w projekcie "Sumoilacja i plastyczność synaptyczna receptorów kainatowych" (Sumokainate) zakończyli niedawno badanie nad procesami uczenia się, pamięci i plastycznością synaptyczną. Opisano dwa główne szlaki wiodące do LTP. Badacze wykorzystali najpierw odkryty niedawno związek 77-LH-28-1, który może wiązać się z receptorem muskarynowym (mAChR), będącym częścią rodziny cząsteczek odgrywających ważną rolę w zwiększaniu funkcji poznawczych. Cząsteczka 77-LH-28-1 jest istotna z tego względu na to, że potrafi wiązać się z mAChR, otwierając w ten sposób inny receptor, N-metylo-D-asparaginian (NMDA). Badania wykazują, że jest to najważniejsze urządzenie molekularne kontrolujące plastyczność synaptyczną i funkcję pamięci. Jest więc dobrym kandydatem w kontekście leczenia choroby Alzheimera. Nowa technika stworzona przez zespół Sumokainate, tj. dynamiczna metoda łatkowa (dynamic clamp), jest udoskonaloną techniką patch clamp. Pozwala ona na emulowanie aktywności lub tłumienie kanałów jonowych w błonie komórkowej. Dane zgromadzone przy użyciu tej metody wskazują, że w uczynnianiu LTP odgrywa rolę zjawisko nazywane potencjałem następczym. Potencjał następczy oznacza, że komórka jest bardziej pobudliwa niż zwykle. Uczestnicy projektu wykazali, że pobudliwość neuronów zwiększana jest przez inny szlak, ujawniany przez inhibitor XE-991 oddziałujący na kanały Kv7. Tłumienie Kv7 sprzyja zatem otwarciu receptora NMDA i wspiera tym samym LTP. Być może najciekawszym elementem projektu Sumokainate było zbadanie roli sumoilacji w skalowaniu synaptycznym, będącym formą plastyczności synaptycznej. Skalowanie synaptyczne działa na zasadzie negatywnego sprzężenia zwrotnego w celu stabilizacji odpalania neuronów. Sumoilacja to dodawanie małych białek do białka w celu zmiany jego funkcji. Komórki zostały poddane działaniu neurotoksyny noszącej nazwę tetrodotoksyny (TTX), tłumiącej czynność synaptyczną. Dane zgromadzone po zastosowaniu technik biochemicznych do modulacji sumoilacji wykazały, że proces ten rzeczywiście odgrywa rolę w homeostatycznym skalowaniu synaptycznym reakcji neuronowych. Wcześniej rola sumoilacji poza jądrem komórkowym pozostawała w dużej mierze nieznana. Projekt dostarczył zatem nowych informacji na temat mechanizmu sumoilacji, odpowiadającego za plastyczność synaptyczną.