به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، محققان به تازگی در مطالعه‌ای  پروتئین synaptotagmin-3 (SYT3) را به عنوان یک مولکول کلیدی شناسایی و معرفی کرده اند که امکان انتقال سیناپسی را فراهم می‌کند. این یافته‌ها می‌تواند به توسعه شیوه‌های درمانی برای طیف وسیعی از اختلالات عصبی از جمله ASD و صرع کمک کند. دانشمندان دانشگاه علوم و بهداشت Oregon  یک پروتئین رمزگذاری شده از ژنی را شناسایی کرده‌اند که مدت‌هاست به دنبال آن بوده‌اند زیرا این پروتئین مغز را قادر می‌سازد تا میان طیف گسترده‌ای از سیگنال‌ها، در میان شکاف‌های بین نورون‌ها که به عنوان سیناپس شناخته می‌شوند، ارتباط برقرار کند. نتایج این کشف اخیرا در مجله Nature منتشر شده است.

SYT3 مستقیماً مسئول افزایش انتقال دهنده عصبی است

این پروتئین که با نام سیناپتوتاگمین-3 یا SYT3 شناخته می‌شود، به تامین انتقال دهنده‌های عصبی شیمیایی که سیگنال‌ها را بین نورون‌ها حمل می‌کنند، کمک می‌کند. Skyler Jackman نویسنده ارشد مقاله، دارای مدرک دکتری و دستیار دانشمند در موسسه OHSU Volum گفت: زمانی که سلول‌های مغز فعال هستند، انتقال دهنده‌های عصبی را برای برقراری ارتباط با همسایگان خود آزاد می‌کنند. اگر سلولی بسیار فعال باشد، می‌تواند منبع انتقال‌دهنده‌های عصبی خود را تمام کند، که این خود می‌تواند باعث اختلال در ارتباطات و اختلال در عملکرد مغز شود. به نظر می‌رسد که سلول‌ها حالت تقویتی دارند که منبع انتقال‌دهنده‌های عصبی آن‌ها را دوباره پر می‌کند، اما تا کنون، ما مولکولی را که مسئول آن بوده است، را نمی‌دانستیم. ما متوجه شدیم که SYT3 مستقیماً مسئول افزایش انتقال دهنده عصبی است. این مطالعه به ما بینش جدیدی در مورد اینکه چگونه مغزها اطلاعات را به درستی پردازش نکنند، به ما می‌دهد.

نحوه عملکرد انتقال دهنده‌های عصبی

برای اینکه نورون‌ها بتوانند پیام‌هایی را به سراسر بدن ارسال کنند، باید بتوانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند تا سیگنال‌ها را منتقل کنند. اما نورون‌ها به سادگی به یکدیگر وصل نیستند. این امر از طریق فرآیندی معروف به انتقال عصبی رخ می‌دهد. باید بدانیم که ارتباط بین دو نورون در شکاف سیناپسی (شکاف کوچک بین سیناپس‌های نورون‌ها) اتفاق می‌افتد. در واقع انتقال دهنده‌های عصبی مانند یک کلید عمل می‌کنند و قسمت‌های گیرنده مانند یک قفل عمل می‌کنند. برای باز کردن قفل‌های خاص، باید کلید مناسب برداشته شود. اگر انتقال دهنده عصبی قادر به کار در محل گیرنده باشد، باعث ایجاد تغییرات در سلول گیرنده می‌شود. انتشار انتقال دهنده عصبی از پایانه های پیش سیناپسی در درجه اول توسط +Ca2 سریع تنظیم می‌شود. شواهد نشان می‌دهد که شبکه آندوپلاسمی (ER) به طور گسترده در پایانه‌های آکسونی وجود دارد. بعضی پروتئین‌ها در نورون‌ها نیز با تنظیم سطوح Ca2+ نقش تعدیلی در انتقال سیناپسی ایفا می‌کند.

آزمایش طراحی شده برای دانستن نقش کلیدی ژن SYT3

محققان موش‌های «ناک اوت» را تولید کردند که ژن SYT3 را نداشتند. آنها دریافتند که این موش‌ها در مقایسه با موش‌های کنترلی که دارای این ژن بودند، سطح انتقال سیناپسی قوی‌تری نداشتند. این پروتئین که با نام سیناپتوتاگمین-3 یا SYT3 شناخته می‌شود، به تامین انتقال دهنده‌های عصبی شیمیایی که سیگنال‌ها را بین نورون‌ها حمل می‌کنند، کمک می‌کند.  قابل ذکر است، در انسان‌ها جهش در ژن SYT3 منجر به ایجاد بیماری عصبی صرع و اختلال طیف اوتیسم می‌شود. Jackman گفت، پژوهشی که امروز منتشر شد، امکان توسعه ژن درمانی یا رویکردهای دارویی را برای هدف قرار دادن SYT3 نشان می‌دهد.

«عدم تعادل در انتشار انتقال دهنده‌های عصبی، علت بسیاری از اختلالات عصبی است

دکتر Dennis Weingarten، محقق فوق دکترا در آزمایشگاه Jackman و نویسنده ارشد این مقاله، می‌گوید: «عدم تعادل در انتشار انتقال دهنده‌های عصبی، علل زمینه‌ای بسیاری از اختلالات عصبی است. او گفت که در آینده، " شناخت این سوئیچ‌های مولکولی (SYT3) گامی حیاتی برای ما جهت مبارزه با این بیماری‌ها است." آزمایشگاه جکمن در مطالعه انتقال سیناپسی تخصص دارد. از آنجایی که مغز انسان شامل صدها تریلیون سیناپس است، کشف مولکول‌هایی که این ساختارهای تخصصی عصبی را هدایت می‌کنند برای درک عملکرد مغز و اختلالات عصبی ضروری است. جکمن می‌گوید: "انتقال سیناپسی برای حس کردن محیط اطراف، تصمیم‌گیری و تقریباً هر ویژگی دیگری از دنیای درونی ما ضروری است".

یافتن ارتباط میان اختلال در کانال‌های کلسیمی با ایجاد بیماری صرع

وقوع بیماری صرع با نقص‌ در کانال‌های یونی کلسیمی در پایانه‌های پیش سیناپسی همراه بوده است. کانال‌های کلسیمی با ولتاژ (VGCCs) در سراسر پایانه‌های سیستم عصبی مرکزی (CNS)، از جمله در فرآیندهای اساسی، مانند تحریک پذیری عصبی، مهاری و انتقال سیناپسی، فعالیت دارند. مطالعات اخیر ارائه شده به دنبال ایجاد انواع جهش در کانال کلسیمی و انتقال دهنده‌های عصبی در انسان و جوندگان است تا بتواند دلیل ایجاد اختلال عملکرد کانال کلسیم در افراد مبتلا به صرع را بیابند. زیرا بسیاری از بیماری‌های عصبی ناشی از قطع مدار ارتباطی میان شبکه‌های عصبی، به دنبال ایجاد اختلال در روند انتقال، جذب و انتشار کلسیم اتفاق می‌افتند.

عملکرد دقیق SYT3 در فرایند پر کردن و تسهیل روند انتقال وزیکول‌های آزاد

پایدار ماندن و حفظ انتقال سیناپسی فعالیت عصبی سلول‌ها نیازمند تامین سریع وزیکول‌های سیناپسی است. زیرا از این طریق پر کردن وزیکول پیش سیناپسی دارای یک سنسور +Ca2 با میل ترکیبی بالا توسط سیگنال‌های +Ca2 انجام می‌شود. در اینجا ما synaptotagmin-3 (SYT3) را به‌عنوان حسگر Ca2+ با میل ترکیبی بالا در وزیکول پیش سیناپسی شناسایی کردیم که باعث پر کردن وزیکول و انعطاف‌پذیری سیناپسی کوتاه‌مدت می‌شود. زیرا مشاهده شد که سیناپس‌ها در موش‌های حذفی Syt3 افسردگی کوتاه‌مدت افزایش یافته‌ای را نشان می‌دهند. در ادامه مشاهده شد که بعد از شروع پایدار عصبی  بسته پیام‌ها، SYT3 پر کردن دوباره وزیکول را تسریع کرده و اندازه حوضچه پیام رسانی آنجا را افزایش داد. مدل‌سازی بیوفیزیکی پیش‌بینی می‌کند که SYT3 با ترویج انتقال وزیکول‌های آزاد به حالت‌های ثابت و پایدار، هم فرایند پر کردن و هم تسهیل انتقال را پیش می‌برد.

در آخر اینکه نتایج ما نقش مهمی را برای SYT3 پیش‌سیناپسی در حفظ انتقال سیناپسی با فرکانس بالا نشان می‌دهد. علاوه بر این، اشکال متعدد انعطاف پذیری کوتاه‌مدت ممکن است بر روی مکانیسم اتصال وزیکول‌های برگشت‌پذیر و وابسته به Ca2 همگرا و تاثیرگزار باشند که لازم است شناسایی شوند.

بودجه این کار توسط بنیاد Whitehall، بنیاد تحقیقات پزشکی، و مؤسسه ملی مرکز تصویربرداری سلامت و جایزه P30NS061800 حمایت شده است.

پایان مطلب/.