Alfa-2-delta (a2d) proteinlerine ilişkin yeni bulgular, gelecekte nöropsikiyatrik hastalıkların tedavisinde de kullanılabilir.
Sinirlere elektrik uyarısı verilir: iyon akımları uyarıları sinir hücrelerine iletir. Sinapslarda bir sinir hücresinden diğerine sinyaller almak için voltaj kontrollü kalsiyum kanallarına ihtiyaç vardır. Arayüzlerde haberci maddelerin salınımını ve dolayısıyla öğrenme ve hafıza oluşumu gibi beyin fonksiyonlarını düzenlerler.
Krems’teki Karl Landsteiner Özel Üniversitesi’ndeki araştırmacıların ve Innsbruck Tıp Üniversitesi’nin çalışmalarına göre, Alfa-2-delta (a2d) proteinleri olarak adlandırılan kanalların alt birimleri, çok daha erken bir adım için, yani sinapsların oluşumu için gerekli olabilir.
Krems Fizyoloji Departmanı Başkanı Gerald Obermair, sonuçları şöyle özetliyor: ‘Bu proteinler olmadan hiçbir fonksiyonel sinaps oluşamaz. Artık a2d proteinlerinin kilit bir rol oynadığı ve bu nedenle diğer yapı taşlarının organizasyonundan sorumlu olduğu hipotezine sahibiz. ‘ İlkbaharda ‘PNAS’ dergisinde yer alan çalışma, on yıllık araştırmanın doruk noktasını temsil ediyor.
Sinaptik fonksiyonlar
Bahsedilen a2d proteinleri, kendi işlevlerine sahip farklı alt birimlerden oluşan voltaj kapılı kalsiyum kanallarının bir parçasıdır. A2d proteinlerinin görevi, sinir hücrelerine kalsiyum akışını düzenlemektir.
Kalsiyum da nörotransmitterlerin sinaptik boşluğa salınmasını ve dolayısıyla sinyallerin iletilmesini tetikler. Proteinler sadece önemli hafıza fonksiyonlarını kontrol etmekle kalmaz, aynı zamanda epilepsiyi ve hepsinden önemlisi kronik sinir ağrısını tedavi etmek için kullanılan ilaç gabapentinin hedefi olarak bilinir.
Bununla birlikte, şimdiye kadar, diğer hücre yüzeyi proteinlerinin, sinaps oluşumundan ve iki sinir hücresi arasındaki karşılıklı demirlemeden sorumlu olduğu varsayılmıştır. Obermair, ‘Birkaç yıl öncesine kadar, kalsiyum kanallarının düzenleyicileri olarak işlevleri hakkında çok az şey biliniyordu. Sonra a2d proteinlerinin muhtemelen önemli bir sinaptik işlevi olduğu ortaya çıktı. Bu ilgimi çekti’ diyor.
Proteinlerin belirleyici rolü
Sinaps oluşumundaki bu rolü araştırmak için ekip, a2d proteinlerinin genetik üretimini baskıladı ve laboratuvarda yetiştirilen sinir hücreleri üzerindeki etkilerini gözlemledi. Obermair: ‘Kişinin şüphelendiği gibi, yalnızca presinaptik tarafta kalsiyum kanalları eksik değil, aynı zamanda sinaptik iletim için birçok önemli bileşen de yoktu. Böylece, sinapsların oluşumunda bu proteinler için çok önemli bir rol keşfettik.’
Beyinde, bir dereceye kadar birbirinin yerini alabilen, birbirinden biraz farklı üç a2d proteini çeşidi vardır. Bilim insanları, kusurlu sinapsları olan hücre kültürü modeline üç formdan birini ayrı ayrı döndürdüğünde, sinaps öncesi ve sonrası demirleme restore edildi.
Karşılık gelen proteinlerin eksikliğine neyin neden olduğunu gözlemlemek için genlerin bu sistematik olarak açılıp kapanması, bilimde tamamen normal bir prosedürdür. A2d proteinleri durumundaki zorluk, üç formun her birinin kendi geni tarafından kodlanmasıydı. Bu nedenle araştırmacılar, yalnızca bir geni değil, üçünü de kapatmak zorunda kaldılar, bu da uzun hazırlıklara ve deneylere yol açtı.
Mekanizmaları netleştirmek
Proje, Obermair’in bugün hala yarı zamanlı olarak çalıştığı Innsbruck Tıp Üniversitesi’nde araştırma yaptığı 2011 yılında başladı. Adım adım genleri kararlı bir şekilde devre dışı bırakmak ve soruları deneysel olarak cevaplamak için yöntemler geliştirildi. Münster Üniversitesi’ndeki ve Klosterneuburg’daki IST Avusturya’daki çalışma gruplarıyla işbirliği de araştırmanın başarısına katkıda bulundu. Ekip, Avusturya Bilim Fonu FWF’nin bağışlarıyla finanse edildi.
Bulunan hipotezlere dayanarak, Obermair ve ekibi, Krems’teki yeni araştırma odaklı Ruh Sağlığı ve Sinirbiliminde yeni deneyler planlıyorlar. Eğer a2d proteinleri aslında etrafında sinapsların oluştuğu merkez ise, şimdi onların bağlanma partnerlerini belirlemek ve kesin mekanizmaları netleştirmek gerekiyor.
Obermair, ‘Kalsiyum kanallarını bir bütün olarak bloke etmek zorunda kalmadan sinaptik fonksiyonlara özel olarak müdahale etmenin bir yolu olup olmayacağıyla ilgileniyoruz, bazen geleneksel terapötik yaklaşımlarda olduğu gibi’ diyor. Bu, gelecekte nöropsikiyatrik hastalıkların tedavisinde de kullanılabilir.
Kaynak;
PNAS: “Presynaptic α2δ subunits are key organizers of glutamatergic synapses”