Özet: Yeni bir çalışma raporuna göre, körlüğe neden olan nadir bir genetik mutasyon, ortalamanın üzerinde zeka ile de ilişkili görünüyor.
Kaynak: Leipzig Üniversitesi
Sinapslar, beyindeki sinir hücrelerinin birbirleriyle ‘konuştuğu’ temas noktalarıdır. Bu iletişimdeki bozukluklar sinir sistemi hastalıklarına yol açar, çünkü örneğin değiştirilmiş sinaptik proteinler bu karmaşık moleküler mekanizmayı bozabilir. Bu, hafif semptomlara neden olabilir, ancak etkilenenlerde çok ciddi sakatlıklara da neden olabilir.
Sırasıyla Leipzig ve Würzburg’dan iki nörobiyolog Profesör Tobias Langenhan ve Profesör Manfred Heckmann’ın ilgisi, sinaptik bir proteine zarar veren bir mutasyon hakkında bilimsel bir yayında okuduklarında uyandı.
İlk başta, etkilenen hastalar bilim adamlarının dikkatini çekti çünkü mutasyon kör olmalarına neden oldu. Ancak doktorlar daha sonra hastaların da ortalamanın üzerinde zekaya sahip olduğunu fark ettiler.
Tıp Fakültesi Rudolf Schönheimer Biyokimya Enstitüsü’nde profesör ve kürsü sahibi Langenhan, “Bir mutasyonun fonksiyon kaybından ziyade iyileşmeye yol açması çok nadirdir” diyor.
Leipzig ve Würzburg’dan iki nörobiyolog, uzun yıllardır sinaptik fonksiyonları analiz etmek için meyve sineklerini kullanıyor.
“Araştırma projemiz, hastaların mutasyonunu sinekteki ilgili gene sokmak ve daha sonra sinapslara ne olduğunu test etmek için elektrofizyoloji gibi teknikleri kullanmak için tasarlandı. Langenhan, mutasyonun hastaları bu kadar akıllı hale getirdiğini, çünkü yaralı proteini içeren nöronlar arasındaki iletişimi geliştirdiğini varsayıyorduk, ”diye açıklıyor Langenhan.
“Elbette bu ölçümleri insan hastaların beyinlerindeki sinapslar üzerinde yapamazsınız. Bunun için hayvan modellerini kullanmanız gerekiyor.”
“İnsan hastalıklarına neden olan genlerin yüzde 75’i meyve sineklerinde de var”
İlk olarak, bilim adamları, Oxford’dan araştırmacılarla birlikte, RIM adı verilen sinek proteininin moleküler olarak insanlarla aynı göründüğünü gösterdi. Sinekte insan beynindeki değişiklikleri inceleyebilmek için bu gerekliydi. Bir sonraki adımda, nörobiyologlar, hastalıklı insanlarda olduğu gibi sinek genomuna mutasyonlar eklediler. Daha sonra sinaptik aktivitenin elektrofizyolojik ölçümlerini aldılar.
“Mutasyona sahip hayvanların sinapslarda çok daha fazla bilgi aktarımı gösterdiğini gözlemledik. Sinaps sinapsları üzerindeki bu şaşırtıcı etki, muhtemelen insan hastalarda aynı veya benzer şekilde bulunur ve artan bilişsel performanslarının yanı sıra körlüklerini de açıklayabilir ”diyor Profesör Langenhan.
Bilim adamları ayrıca sinapslardaki artan iletimin nasıl gerçekleştiğini de keşfettiler: İletici sinir hücresindeki sinaptik uyarıları tetikleyen moleküler bileşenler, mutasyon etkisi sonucunda birbirine yaklaşır ve nörotransmiterlerin salınımının artmasına neden olur. Yeni bir yöntem olan süper çözünürlüklü mikroskopi, çalışmada kullanılan tekniklerden biriydi.
Profesör Hartmut Schmidt’in araştırma grubu tarafından da çalışmaya yardımcı olan Profesör Langenhan, “Bu bize tek tek moleküllere bakmamız ve hatta onları saymamız için bir araç veriyor ve ateşleme hücresindeki moleküllerin birbirine normalden daha yakın olduğunu doğruluyor” diyor. Leipzig’deki Carl Ludwig Enstitüsü.
“Proje, meyve sineği gibi olağanüstü bir hayvan modelinin insan beyni hastalığına ilişkin çok derin bir anlayış kazanmak için nasıl kullanılabileceğini güzel bir şekilde gösteriyor. Hayvanlar genetik olarak insanlara oldukça benzer. İnsanlarda hastalık içeren genlerin yüzde 75’inin meyve sineğinde de bulunduğu tahmin ediliyor” diye açıklıyor Profesör Langenhan, Tıp Fakültesi’nde konuyla ilgili daha fazla araştırmaya işaret ederek:
“İnsan genetikçileri, patologlar ve Entegre Araştırma ve Tedavi Merkezi (IFB) Adipozite Hastalıkları ekibiyle birkaç ortak proje başlattık; Leipzig Üniversite Hastanesinde gelişimsel beyin bozuklukları, kötü huylu tümörlerin gelişimi ve obezite üzerinde çalışıyorlar. Burada da insan hastalığını çoğaltmak ve daha iyi anlamak için meyve sineğine hastalığa neden olan mutasyonlar ekleyeceğiz.”
Bu genetik ve istihbarat araştırması haberleri hakkında
Yazar: suzan huster
Kaynak: Leipzig Üniversitesi
İletişim: Susann Huster – Leipzig Üniversitesi
Resim: Resim kamu malı
Orjinal araştırma: Kapalı erişim.
“İnsan bilişini artıran CORD7 mutasyonu, aktif bölge sayısını ve sinaptik salınımı artırır”Tobias Langenhan ve ark. Beyin
Soyut
İnsan bilişini artıran CORD7 mutasyonu, aktif bölge sayısını ve sinaptik salınımı artırır
CORD7 (koni-çubuk distrofisi 7) mutasyonunu taşıyan insanlar, artan sözel IQ’ya ve işleyen belleğe sahiptir. Bu otozomal dominant sendrom, 3’te bulunan tek amino asit R844H değişiminden (insan numaralandırma) kaynaklanır.10 C sarmalı2RIMS1 / RIM1’in bir alanı (Rab3 ile etkileşime giren molekül 1).
RIM, evrimsel olarak korunmuş çok alanlı bir proteindir ve hızlı, Ca’da merkezi olarak yer alan presinaptik aktif bölgelerin temel bileşenidir.2+– tetiklenen nörotransmitter salınımı. CORD7 mutasyonunun sinaptik işlevi nasıl etkilediği şimdiye kadar belirsizliğini koruyor.
Burada kurduk Drosophila melanogaster CORD7 mutasyonunun RIM işlevi ve sinaptik vezikül salınımı üzerindeki etkilerini açıklığa kavuşturmak için bir hastalık modeli olarak.
Bu amaçla, protein ekspresyonu ve X-ışını kristalografisini kullanarak, molekülün moleküler yapısını çözdük. Meyve sineği C21.92 A çözünürlüğündeki bir alan ve memeli homologuyla karşılaştırıldığında, CORD7 mutasyonunun yerinin fly RIM’de yapısal olarak korunduğunu tespit etti.
Ayrıca, CRISPR / Cas9 destekli genomik mühendisliği, jant 3’te yerel yük tersine çevrilmesini sağlamak için R915H CORD7 değişimini veya R915E, R916E ikamelerini (uçucu numaralandırma) kodlayan aleller10 sarmal.
İki elektrotlu voltaj kelepçesi ve odak kayıtları ile elektrofizyolojik karakterizasyon yoluyla, CORD7 mutasyonunun sinaptik iletim üzerinde baskın bir etkiden ziyade yarı baskın bir etki uyguladığını ve bunun sonucunda daha hızlı, daha verimli sinaptik salınım ve kolayca serbest bırakılabilen havuzun boyutunun arttığını ancak duyarlılığın azaldığını belirledik. hızlı kalsiyum şelatörü BAPTA için.
ek olarak jant CORD7 aleli, presinaptik aktif bölgelerin sayısını arttırdı, ancak presinaptik iskele proteini Bruchpilot / ELKS / CAST’ın süper çözünürlüklü mikroskopisi ile ortaya konduğu gibi nanoskopik organizasyonlarını bozulmadan bıraktı.
CORD7 mutasyonunun daha sıkı salım eşleşmesine, artan kolaylıkla serbest bırakılabilir havuz boyutuna ve daha fazla salım bölgesine yol açtığı ve böylece daha verimli sinaptik iletici salımını desteklediği sonucuna vardık.
Bu sonuçlar, hastalarda CORD7 hastalık fenotipinin altında benzer mekanizmaların yatabileceğini ve gelişmiş sinaptik iletimin artan bilişsel yeteneklerine katkıda bulunabileceğini kuvvetle önerir.