Новое исследование было опубликовано в журнале Cell Press Neuron и может иметь значение для нашего понимания заболеваний, связанных с синапсами, таких как аутизм, синдром Дауна, зависимость или эпилепсия.«Мы показали здесь, что одна молекула может как отталкивать непродуктивные контакты, так и соединяться там, где это необходимо, на основе типов сигналов, которые проходят через эту молекулу», — сказал старший автор статьи Мэтью Далва, доктор философии, профессор нейробиологии в The Vickie. Институт нейробиологии Джека Фарбера и директор Центра синаптической биологии в Джефферсоне (Университет Филадельфии + Университет Томаса Джефферсона). «Эта молекула — единственная известная нам молекула, которая может как отталкивать, так и соединять синапсы».Используя некоторые из новейших инструментов нейробиологии, в том числе микроскопию сверхвысокого разрешения и оптогенетику, доктор Далва и его коллеги проследили за движениями движущихся кончиков филоподий, когда они сканировали или «опрашивали» места на соседних нейронах для лучшего совпадения.
Они отточили конкретную молекулу, которая находится на кончике филоподий под названием EphB2, которая принадлежит к большому семейству киназ, которые получают сигналы извне клетки и ретранслируют их внутри клетки. Команда доктора Далвы разработала биохимический инструмент, который позволил им визуализировать, как киназа EphB2 ведет себя в живых клетках.«Мы подозревали, что EphB2 может быть ключом к этому процессу, потому что наши более ранние исследования показали, что он имеет решающее значение для образования синапсов, с 40-процентным сокращением образования синапсов, когда в нейронах отсутствует эта киназа», — сказал д-р Далва. «Мы также знали, что филоподии меньше двигаются, когда EphB2 отсутствует на нейронах».
Исследователи использовали светоактивированную версию киназы EphB2 на филоподиях, что позволило им активировать рецептор, просто направляя лучи света на интересующие нейроны. Киназа будет втягиваться, отвергая потенциальные связи, когда сигнал активации был быстрым. С другой стороны, когда EphB2 активировался медленно, филоподии были способны создавать стабильные связи и инициировать образование синапсов. «Мы обнаружили, что быстрый сигнал EphB вызывал втягивание филоподий, тогда как медленный сигнал стабилизировал их», — сказал первый автор Ютин Мао, доктор философии, научный сотрудник, работавший с доктором Далва.
Помимо критической роли в установлении связей в нейронах, EphB участвует во многих других клеточных поведениях, которые требуют клеточных движений, таких как миграция клеток и миграция опухолей. Это открытие может быть интересно для понимания общих механизмов, которые направляют клетки к правильным мишеням, и того, как лучше разработать терапевтические стратегии при таких заболеваниях, как рак, нейродегенеративные заболевания, нарушения развития нервной системы и восстановление после повреждений головного / спинного мозга.
«Мы видим это во многих областях биологии, где одна молекула может играть множество — иногда противоречивых — ролей», — сказал д-р Далва. «Вот механизм того, как это могло произойти, когда одна молекула передает как положительные, так и отрицательные сигналы в зависимости от силы сигнала».