Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • Биомолтекст2020
  • vsh25
  • Vitacoin

Модель работы синапса с точностью до молекулы

Составлена невероятно сложная модель, демонстрирующая 300 тысяч молекул белков,
обеспечивающих функционирование единственного синапса

DailyTechInfo по материалам WIRED:
Science Graphic of the Week: Incredible 3-D Map Shows 300,000 Molecules in a Single Synapse

Всем известно, что основу «серого вещества» головного мозга составляют нейроны и синапсы. Если нейроны служат для хранения и обработки информации, то синапсы выступают в качестве «проводников», по которым сигналы проходят от одного нейрона к другому, подобно тому, как электрические сигналы проходят по металлическим проводникам. Головной мозг человека насчитывает триллионы синапсов, которые формируют нашу память, за счет формирования которых человек способен накапливать опыт и приобретать навыки. И недавно ученые создали подробную трехмерную модель единственного синапса, имеющую молекулярный уровень детализации и насчитывающую 300 тысяч молекул белков, задействованных в функционировании самого синапса.

Синапс чем-то походит на два причала, расположенные на разных берегах реки, через которую осуществляется интенсивное движение. В качестве перемещаемых по «реке» синапса грузов выступают определенные химические соединения, называемые нейротрансмиттерами. На «причалах» синапса молекулы нейротрансмиттеров упаковываются в специальные белковые оболочки и переправляются на другую сторону при помощи сложных биохимических процессов. В состав синапса входит около тысячи различных белков, и каждый тип белка задействован в выполнении определенных функций по передаче сигналов.

Ученые провели тщательные исследования транспортной системы синапса, результаты которых были опубликованы в одном из последних выпусков журнала Science (Wilhelm et al., Composition of isolated synaptic boutons reveals the amounts of vesicle trafficking proteins – ВМ). Взяв за образец синапс нервной ткани из мозга крысы, ученые использовали множество различных методов для идентификации, определения местоположения и выяснения функции белка каждого типа. Это привело к тому, что в созданная ими модель стала невероятно сложной, насчитывая в среднем 300 тысяч молекул белков разных типов.

Затем ученые отследили процесс превращения молекул некоторых белков в так называемые синаптические пузырьки, которые представляют собой крошечные контейнеры, заполненные нейротрансмиттерами. Эти пузырьки, достигнув необходимого местоположения в синапсе, распадаются, выпускают наружу молекулы нейротрансмиттеров и повторно используются для создания новых транспортных контейнеров.

На приведенном видеоролике различные типы белков выделены различными цветами. Анимация, представляющая молекулярную модель синапса, начинается с крупного плана, на котором видно окончание синапса, где красным цветом выделена так называемая активная зона, зона, где происходят процессы упаковки и высвобождения нейротрансмиттеров. Приблизительно на 55-й секунде перспектива переключается на «интерьер» синапса, где можно увидеть сферические синаптические пузырьки и невероятно сложные белковые механизмы, обеспечивающие упаковку, транспортировку и распаковку контейнеров, содержащих нейротрансмиттеры. Но самым удивительным является то, что все представленное на модели пространство имеет размеры всего 40 нанометров, что в 2500 раз меньше толщины обычного листа бумаги.

И в заключение хочется посоветовать вам включить полноэкранный HD-режим при просмотре видеоролика для того, чтобы можно было оценить всю сложность модели и рассмотреть всю структуру синапса в самых мельчайших подробностях.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
04.06.2014

Читать статьи по темам:

биомолекулы визуализация нейроны Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Как увидеть малые биомолекулы в живой клетке

Ученые из Колумбийского университета разработали технологию наблюдения за движением в клетках низкомолекулярных веществ, чей размер не позволяет использовать обычные флюоресцентные метки.

читать

Что там, внутри клетки?

Новый метод микроскопии позволяет получать объемные изображения, на которых одновременно представлены десятки различных биомолекул, входящих в состав одной клетки.

читать

Охота на клетки: «загонщики» и «номера»

Химерные молекулы из ДНК и антител могут распознавать клетки точнее, если вместо одного такого молекулярного робота отправлять на охоту за клеткой сразу нескольких.

читать

Цветные метки для биологов

Зелёные, красные, жёлтые, синие флуоресцентные белки – это фантастической красоты и наглядности инструмент для того, чтобы исследовать самые разные биологические процессы.

читать

Биолюминесцентные биотехнологии в Сибири – в надёжных руках

Осаму Шимомура, впервые получивший зеленый флуоресцентный белок (GFP), начал руководство проектом по исследованию биолюминесцентных биотехнологий в Сибирском федеральном университете.

читать