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Les scientifiques observent des récepteurs de GABAA et leur organisme sur la membrane synaptique

Les synapses sont les dispositifs spécialisés où apprendre et mémoire se produisent. La boîte de vitesses efficace des signes synaptiques se fonde sur la structure fragile et la composition moléculaire complexe des synapses.

Cependant, la nature de petite taille (plusieurs centaines de nanomètres de diamètre) et hétérogène des synapses lancent des défis importants dans l'observation directe des molécules à l'intérieur des synapses.

Basé sur la technique de traitement proposée pour la tomographie in situ de cryo-électron, les chercheurs de l'Université Polytechnique de la Chine (USTC) et les instituts de Shenzhen de la technologie de pointe (SIAT) de l'Académie des sciences chinoise (CAS) sont devenus les premiers scientifiques pour observer différents récepteurs de GABAA et leur organisme sur la membrane synaptique, dotant la capacité du cerveau pour le traitement des données.

L'avance de cette étude vient de la microscopie in situ de cryo-électron, une méthode qui préserve les cellules dans les conditions indigènes et fait comparer un ordre de grandeur de plus de haute résolution à la microscopie optique de superbe-définition. »

TAO Changlu, auteur d'étude Co-Premiers et boursier post-doctoral, Université Polytechnique de la Chine

Changlu est maintenant un chercheur d'associé à SIAT.

Cette technique à traitement d'images peut plac automatiquement les protéines de membrane dans leur contexte cellulaire. « Pour s'assurer que nous trouvons chaque récepteur sur la membrane postsynaptic, nous oversampled la membrane synaptique et avons classifié toutes les images 3D échantillonnées sans n'importe quelle matrice » avons dit LIU Yuntao, étudiant de troisième cycle d'USTC et auteur de l'étude le Co-premier, maintenant boursier post-doctoral à l'UCLA. « Nous avions l'habitude même le contrôle négatif cet échantillonnage la membrane présynaptique pour valider notre observation. »

Une fois que les récepteurs étaient trouvés, les chercheurs se sont soudainement rendus compte que les récepteurs ne sont pas fait au hasard distribués sur la membrane : ils tendent à continuer les mêmes 11 nanomètre « social distancer » entre eux. Intrigant, les récepteurs peuvent tourner librement, quoique contraint par la distance.

« Distancer social parmi des récepteurs a pu résulter de leurs interactions avec la molécule d'échafaudage--les gephyrins », ont indiqué le BI Guoqiang, professeur de la neurologie à USTC et auteur supérieur du papier.

Les molécules d'échafaudage forment une feuille épaisse de densité de 5 nanomètre pour supporter et régler des récepteurs de GABAA sur la membrane. Ensemble, elles forment ensemble un « mesophasic » de structure appelé semi-commandé de absorption.

Une condition mesophasic est entre le liquide et le solide, qui pourraient être induits par l'interaction polyvalente entre les récepteurs et leurs molécules d'échafaudage et attirent les vésicules disponible-libérables contenant des neurotransmetteurs. Les synapses inhibitrices ont pu stocker l'information en arrangeant les récepteurs de GABAA dans une telle condition de Goldilocks d'inférieur-entropie.

Cette structure semi-commandée diffère de l'organisme hexagonal précédemment proposé de réseau des récepteurs et des gephyrins de GABAA. Notamment, chaque synapse tend à contenir un ensemble mesophasic, plutôt que les nano-domaines multiples comme observé dans des synapses excitatoires avec la microscopie optique de superbe-définition.

« Ce travail représente la première observation de nanomètre-définition aux récepteurs synaptiques inhibiteurs et une opération critique vers résoudre les détails atomiques du cerveau.  », a dit ZHOU Hong, directeur du centre d'Imagerie d'électron pour NanoMachines à l'institut de la Californie NanoSystems à l'UCLA, aussi auteur supérieur du papier.

Source:
Journal reference:

Liu, Y-T., et al. (2020) Mesophasic organization of GABAA receptors in hippocampal inhibitory synapses. Nature Neuroscience. doi.org/10.1038/s41593-020-00729-w.