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Les chercheurs développent les détecteurs optimisés pour étudier des soutiens biochimiques d'apprendre et de mémoire

Apprendre et mémoire sont des aspects essentiels de la vie quotidienne. Quand nous apprenons, nos neurones emploient les signes chimiques et moléculaires de changer leurs formes et de renforcer des liens entre les neurones, un procédé connu sous le nom de plasticité synaptique. Dans le laboratoire de Ryohei Yasuda à l'institut de Max Planck la Floride pour la neurologie (MPFI), les scientifiques travaillent pour comprendre comment ces molécules les envoient message dans tout le neurone. Pour réaliser ceci, son équipe travaille continuellement pour développer des techniques d'imagerie à haute résolution de concevoir l'activité et l'emplacement des molécules impliquées dans le procédé. Patte d'ADA, Ph.D., un chercheur post-doctoral dans le laboratoire de Yasuda, biocapteurs moléculaires neufs développés, qui l'ont aidée à concevoir l'activité de deux protéines de signalisation essentielles à la plasticité synaptique, à l'ERK et au PKA. Ces protéines les envoient message à d'autres protéines en ajoutant un groupe de phosphate aux protéines cibles. L'équipe a constaté que ces protéines, qui ont été déjà connues pour jouer un rôle dans la plasticité, apprendre, et la mémoire synaptiques, ont les propriétés étonnantes dans leur activité. Le travail était publié en mars 2017 dans le neurone.

Les dendrites sont des extensions minces qui sortent du corps cellulaire d'un neurone et reçoivent des messages d'autres neurones. Elles sont branchées à l'extérieur pour former une structure comme un arbre, chaque succursale étendant type des dizaines de micromètres. Elles sont couvertes par des colonnes vertébrales : protrusions minuscules qui reçoivent des entrées d'autres neurones et commencent les signes moléculaires à l'intérieur de la cellule. Quand une colonne vertébrale est fortement stimulée, elle se développe et renforce pour coder des souvenirs. Les scientifiques ont précédemment employé des méthodes pharmacologiques traditionnelles telles qu'éponger occidental pour déterminer l'activité d'ERK et de PKA ramenés à une moyenne au-dessus de beaucoup de cellules, mais ils n'ont pas pu concevoir les molécules directement dans les colonnes vertébrales dendritiques à cause de leur petite taille.

Pour concevoir des détecteurs assez sensibles pour concevoir ces molécules, la patte a produit une molécule de teinture neuve, sREAChet, une obscurité modifiée mais molécule de lumière-absorption. Quand il a joint le sREAChet avec la protéine fluorescente de vert (GFP) et un peptide d'objectif de la protéine, il a constaté qu'elle pourrait lecture l'activité de la protéine avec une sensibilité 2 ou 3 fois plus élevée comparée aux détecteurs précédents. Ceci a rendu la sensibilité suffisamment pour l'activité de représentation dans les colonnes vertébrales dendritiques uniques. « Ces détecteurs seront utiles pour des chercheurs dans un domaine grand de biologie cellulaire depuis ERK et PKA sont impliqués dans un grand choix de phénomènes en cellules et leur activité anormale est liée à beaucoup de maladies comprenant le cancer et les maladies mentales, » Yasuda expliqué.

Pour expliquer l'utilité des détecteurs neufs, colonnes vertébrales dendritiques d'abord stimulées de l'équipe de Yasuda les différentes, ont alors utilisé un microscope spécial appelé un microscope de vie de fluorescence de 2 photons pour concevoir comment l'activité d'ERK et de PKA déménage d'une colonne vertébrale unique. À leur surprise, l'équipe a trouvé que l'activité des protéines n'est pas restée dans la colonne vertébrale individuelle, mais a écarté beaucoup plus de 10 micromètres, le long de la dendrite, influençant les colonnes vertébrales avoisinantes. On estime qu'est au sujet de plusieurs dizaines de micromètres et s'étend potentiellement la propagation dans toute une succursale des dendrites. Le laboratoire de Yasuda avait précédemment prouvé que la stimulation juste de quelques colonnes vertébrales pourrait mener à l'activation d'ERK au noyau, mais elles n'ont pas su ceci a été réalisé. Cette expérience a prouvé qu'après que ces protéines soient activées dans une colonne vertébrale, le message écarte fortement au-dessus d'une longue distance et atteint potentiellement le noyau. « Constater que l'activation de PKA et d'ERK dans les colonnes vertébrales écarte pour plusieurs dizaines de micromètres est certainement une découverte étonnante pour l'inducteur, » a dit la patte.

L'équipe a conçu une étape importante dans le procédé, mais il reste beaucoup de chemin à faire à comprendre les soutiens biochimiques d'apprendre et de mémoire.