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Os cientistas observam os receptors de GABAA e a sua organização na membrana synaptic

As sinapses são os dispositivos especializados onde a aprendizagem e a memória ocorrem. A transmissão eficiente de sinais synaptic confia na estrutura delicada e na composição molecular complexa das sinapses.

Contudo, o tamanho pequeno (várias centenas nanômetros no diâmetro) e a natureza heterogênea das sinapses levantam desafios significativos na observação directa das moléculas dentro das sinapses.

Baseado na técnica de processamento propor para o tomografia in situ do cryo-elétron, os pesquisadores da universidade da ciência e a tecnologia de institutos de China (USTC) e de Shenzhen da tecnologia avançada (SIAT) da academia de ciências chinesa (CAS) transformaram-se os primeiros cientistas para observar os receptors individuais de GABAA e a sua organização na membrana synaptic, dotando a capacidade do cérebro para o processamento de informação.

O avanço deste estudo vem da microscopia in situ do cryo-elétron, um método que preserve as pilhas em estados nativos e mande um ordem de grandeza de mais de alta resolução comparar à microscopia óptica da super-definição.”

TAO Changlu, autor do estudo Co-Primeiro e companheiro pos-doctoral, universidade da ciência e tecnologia de China

Changlu é agora um investigador do associado em SIAT.

Esta técnica de processamento da imagem pode ficar automaticamente as proteínas da membrana em seu contexto celular. “Para assegurar que nós detectamos cada receptor na membrana postsynaptic, nós oversampled a membrana synaptic e classificamos todas as imagens 3D provadas sem nenhum molde” dissemos LIU Yuntao, aluno diplomado de USTC e autor do estudo co-primeiro, agora companheiro pos-doctoral no UCLA. “Nós usamos mesmo o controle negativo essa amostra a membrana presynaptic para validar nossa observação.”

Uma vez que os receptors foram detectados, os pesquisadores realizaram de repente que os receptors não estão distribuídos aleatòria na membrana: tendem a manter os mesmos 11 nanômetro “social afastar-se” de se. Intrigantemente, os receptors podem girar livremente, mesmo que forçado pela distância.

“Afastar-se social entre os receptors podia elevarar de suas interacções com molécula do andaime--os gephyrins”, disseram o BI Guoqiang, professor da neurociência em USTC e autor superior do papel.

As moléculas do andaime formam uma folha grossa da densidade de 5 nanômetro para apoiar e regular os receptors de GABAA na membrana. Junto, formam um absorção semi-pediram “o conjunto mesophasic chamado estrutura”.

Um estado mesophasic é entre o líquido e o sólido, que puderam ser induzidos pela interacção multivalente entre os receptors e as suas moléculas do andaime e atraem as vesículas pronto-releasable que contêm neurotransmissor. As sinapses inibitórios podiam armazenar a informação arranjando os receptors de GABAA em tal estado de Goldilocks da baixo-entropia.

Esta estrutura semi-pedida difere da organização sextavada previamente propor da estrutura dos receptors e dos gephyrins de GABAA. Notàvel, cada sinapse tende a conter um conjunto mesophasic, um pouco do que nano-domínios múltiplos como observado em sinapses excitatory com microscopia óptica da super-definição.

“Este trabalho representa a primeira observação da nanômetro-definição nos receptors synaptic inibitórios e um passo crítico para a resolução dos detalhes atômicos do cérebro. ”, disse ZHOU Hong, director do centro da imagem lactente do elétron para NanoMachines no instituto de Califórnia NanoSystems no UCLA, também autor superior do papel.

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.