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Gli scienziati osservano i ricevitori di GABAA e la loro organizzazione sulla membrana sinaptica

Le sinapsi sono unità specializzate in cui imparare e la memoria accadono. La trasmissione efficiente dei segnali sinaptici conta sulla struttura delicata e sulla composizione molecolare complessa delle sinapsi.

Tuttavia, la natura di piccola dimensione (diverse centinaia nanometri di diametro) ed eterogenea delle sinapsi posa le sfide significative nell'osservazione diretta delle molecole dentro le sinapsi.

Sulla base della tecnica di trattamento proposta per tomografia in situ dell'cryo-elettrone, i ricercatori dall'università di scienza e tecnologia della Cina (USTC) e gli istituti di Shenzhen di tecnologia avanzata (SIAT) dell'accademia delle scienze cinese (CAS) sono diventato i primi scienziati per osservare i diversi ricevitori di GABAA e la loro organizzazione sulla membrana sinaptica, dotante l'abilità del cervello per elaborazione delle informazioni.

L'avanzamento di questo studio viene dalla microscopia in situ dell'cryo-elettrone, un metodo che conserva le celle negli stati indigeni e fa confrontare un ordine di grandezza di più di alta risoluzione alla microscopia ottica di super-risoluzione.„

TAO Changlu, autore di studio Co-Primo e collega postdottorale, università di scienza e tecnologia della Cina

Changlu ora è un ricercatore del socio a SIAT.

Questa tecnica di trattamento di immagine può posizionare automaticamente le proteine della membrana nel loro contesto cellulare. “Per assicurare che individuiamo ogni ricevitore sulla membrana postsinaptica, oversampled la membrana sinaptica ed abbiamo classificato tutte le immagini campionate 3D senza alcun modello„ abbiamo detto LIU Yuntao, dottorando da USTC ed autore dello studio il co-primo, ora collega postdottorale al UCLA. “Anche abbiamo usato il controllo negativo quella campionatura la membrana presinaptica per convalidare la nostra osservazione.„

Una volta che i ricevitori fossero individuati, i ricercatori hanno rend contoere improvvisamente che i ricevitori non si distribuiscono a caso sulla membrana: tendono a tenere gli stessi 11 nanometro “sociale distanziare„ l'uno dall'altro. Intrigante, i ricevitori possono girare liberamente, anche se costretto dalla distanza.

“Il sociale che distanzia fra i ricevitori potrebbe risultare dalle loro interazioni con la molecola dell'armatura--i gephyrins„, hanno detto la BI Guoqiang, professore della neuroscienza a USTC ed autore senior del documento.

Le molecole dell'armatura formano una lamiera sottile spessa di densità di 5 nanometro per supportare e regolamentare i ricevitori di GABAA sulla membrana. Insieme, formano un assorbimento semi-hanno ordinato “l'installazione mesophasic„ chiamata struttura.

Uno stato mesophasic è fra il liquido ed il solido, che potrebbero essere indotti dall'interazione multivalent fra i ricevitori e le loro molecole dell'armatura ed attirano le vescicole pronto-rilasciabili che contengono i neurotrasmettitori. Le sinapsi inibitorie hanno potuto memorizzare le informazioni sistemando i ricevitori di GABAA in un tal stato di Goldilocks di basso entropia.

Questa struttura semi-ordinata differisce dall'organizzazione esagonale precedentemente proposta della grata dei ricevitori e dei gephyrins di GABAA. Considerevolmente, ogni sinapsi tende a contenere un'installazione mesophasic, piuttosto che i nano-domini multipli come osservato nelle sinapsi eccitanti con microscopia ottica di super-risoluzione.

“Questo lavoro rappresenta la prima osservazione di nanometro-risoluzione ai ricevitori sinaptici inibitori e una tappa critica verso la risoluzione dei dettagli atomici del cervello. „, ha detto ZHOU Hong, Direttore del centro della rappresentazione dell'elettrone per NanoMachines all'istituto della California NanoSystems al UCLA, anche autore senior del documento.

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.