Synapsen zwischen Nervenzellen im Gehirn laufend Umbau, das ist die Grundlage des Lernens. Ein Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) in München-team hat nun verfolgt die Moleküle, die direkten Umbau und gezeigt, dass Sie zirkulieren in der lebenden Zelle wie running sushi.
Das menschliche Gehirn ist wie ein Langzeit-Baustelle-es gibt immer etwas anderes zu tun. Dies ist sicherlich richtig, von Synapsen, den funktionalen Verknüpfungen zwischen den Nervenzellen, die ständig verstärkt, abgeschwächt oder abgerissen. In der Tat, dieser Prozess bezeichnet die synaptische Plastizität ist die Grundlage unserer Fähigkeit zum speichern und abrufen der Informationen-in anderen Worten, zu lernen. Die Anweisungen für die Synthese notwendigen Komponenten, die codiert werden in Moleküle, sogenannte messenger-RNAs (mRNAs), geliefert werden, die bestimmte Synapsen, die Sie brauchen, durch ein spezielles transport-system. Aber wie die Pläne erreichen Ihre Ziele schlecht verstanden. Um zu lernen, mehr über die zugrunde liegenden Mechanismen, Zellbiologe Professor Michael Kiebler und seine Arbeitsgruppe an der LMU die Biomedizinische Zentrum haben, folgt nun der transport der einzelnen mRNAs auf bestimmte Synapsen. Ihre Analyse zeigt, dass die gleiche mRNA präsentiert werden kann, um Potenzial-Adressen mehrfach-ein system, das die Forscher vergleichen zu running sushi, der Einsatz einer ‚endlosen‘ Förderband zu aktivieren Gönner zu wählen, und wählen Sie aus den Köstlichkeiten.
Um zu dienen, das umfangreiche Netzwerk von Synapsen auf einem in der Regel länglich-Prozess genannt Dendriten, die mRNA transportiert werden müssen aus dem Zellkern in den Zellkörper der terminal Zweige am Ende des Prozesses. Zur überwachung dieses Prozesses, der der LMU-team Zell-Kulturen, die aus Neuronen isolierte aus dem hippocampus der Ratte, dient als Modell für den menschlichen hippocampus. „Wir gekennzeichnet spezifischen mRNAs in lebenden Zellen mit einem fluoreszierenden Farbstoff, die uns ermöglicht, zu verfolgen Ihre Fortschritte in Echtzeit,“ Kiebler erklärt. „Dieser Ansatz erlaubt uns zu bestimmen ist, zum ersten mal, ob ein bestimmtes Molekül geliefert wird, direkt zu einer bestimmten synapse, und ob die verschiedenen mRNAs unterschiedlich gehandhabt, in dieser Hinsicht. In einem Fall konnten wir verfolgen, wie eine mRNA, die in einen der Wirbelsäule-wie Prozesse erweitert, so dass Dendriten“, sagt er. „Dendriten fungieren als Antennen zum empfangen von Eingaben von den Synapsen auf andere Zellen.“ Die Beobachtungen haben ergeben, dass ein und dieselbe mRNA kann wiederholt zirkulieren hin und her zwischen der Zelle Körper und den Nerven-Prozessen — wie sushi wending seinen Weg zwischen den Tischen in einem restaurant -, bis es findet eine synapse, die es braucht.
Bestimmte erkennungssequenzen befindet sich im segment der mRNA folgt, dass das Stopp-codon (das markiert das Ende der protein-kodierenden blueprint) dienen sowohl als die Briefmarke und die Adresse direkt auf das Molekül, um sicherzustellen, dass das Molekül erreicht den rechten Bereich der Zelle. „Wir haben auch gezeigt, dass, wenn die Briefmarke intakt ist, ist der transport aus der Zelle Körper die neuronalen Prozesse effektiver ist und die mRNA näher gebracht, um die synapse, als wenn es entfernt wurde,“ sagt Kiebler. Darüber hinaus RNA-bindende Proteine wie das staufen2-spielen eine wichtige Rolle in der regulation des mRNA-transport durch diese zelluläre Sortierung. Frühere Studien hatten bereits zuvor gezeigt, dass das staufen2-fähig ist verbindlich, mehrere verschiedene mRNAs, so dass der gleiche Mechanismus verteilen können unterschiedliche mRNAs. Darüber hinaus wird der neue Bericht bestätigt die ersten Ergebnisse, die vorgeschlagen hatte, dass die Aufnahme der mRNA durch die synapse hängt sowohl von der Art des bindenden proteins und der Aktivität der synapse. Zusammen genommen, werden die neuen Daten liefern weitere details über die Mechanismen, die der Lieferung von Proteinen an Synapsen, und es wird auch eine Auswirkung auf die künftigen Bemühungen zu verstehen, die molekularen Grundlagen der synaptischen Plastizität bei Säugern.