Молекулярные процессы в синапсах под микроскопом
Все мысли, чувства и действия человека базируются на передаче нервного импульса. Через синапсы они передают возбуждение, усиливают или блокируют его. Связь между синапсами обеспечивают химические соединения, нейромедиаторы. Они подобны парому, пересекающему реку. Нейромедиаторы выходят через щель одного синапса, проникают в другой и привязываются к специальным рецепторам.
До сегодня не было известно о тонкостях молекулярной организации синапсов, которые ответственные за дальнейшее распространение импульса. Ученым Вюрцбурского университета удалось охватить процессы в нанозоне с помощью микроскопа, а именно специальной микроскопической методике фиксации изображения.
Рабочая группа ученых уже давно изучала функционирование активных зон синапса на примере мушки дрозофилы. В активной зоне обнаружены «комплексные молекулярные машины», которые обеспечивают высокую пространственную и временную точность передачи сигнала.
Основная задача нового этапа исследование - точное изображение пространственного распространения молекулярных составных частей активной зоны, сбор информации об их принципах организации. Все это имеет решающее значение для функции активных зон.
Решающим фактором в успехе исследования сыграла новая методика микроскопии dSTORM. Речь идет о специальной форме световой микроскопии с высокой разрешающей способностью. Она позволяет изображать целлюлярные структуры и молекулы с разрешением, которое в 100 раз превышает изображение, полученное традиционной микроскопией. Пи этом порядок величин изображения объектов находится в зоне нескольких нанометров, т.е миллионной части миллиметра.
Электрофизиологические измерения в нервных клетках дрозофил комбинированные с изображениями dSTORM дали ученым требуемую информацию – связь между пространственными расположением специальных протеинов в наномаштабе и функциональными свойствами активной зоны. Фактически таким способом исследователи посчитали копии протеинов “Bruchpilot” в активных зонах и разработать качественную структуру функциональных отношений.
Такой анализ пространственной организации молекул дает полную картину реакций в активной зоне синапса и помогает выявить основы функционирования клеток головного мозга.