İnqrid Fadelli , Medical Xpress tərəfindən

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Andrew Zinin

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Yuxarı: Asn-qəfəsinin yan və yuxarı hissəsindən baxılan Yuxarı və Aşağı Mg2 ⁺ bağlanma yerlərinin böyüdülmüş görünüşü . Çəhrayı kürəciklər: Mg2 ^{+ ilə su molekullarını birbaşa əlaqələndirən ehtimal olunan, Mg2 +} ilə davamlı sıxlığa əsaslanaraq modelləşdirilmiş . Nöqtəli xətlər: qütb qarşılıqlı təsirləri. Orta: Asn-qəfəsinin yan və yuxarı hissəsindən baxılan Ca2 ⁺ yerlərinin yaxından görünüşləri . Çəhrayı kürəciklər: Ca2 ^{+-i birbaşa əlaqələndirən ehtimal olunan su molekulları, Ca2 +} -in 2.5 Å daxilində davamlı sıxlığa əsaslanaraq modelləşdirilmiş . Nöqtəli xətlər: qütb qarşılıqlı təsirləri. Aşağı: Dar Asn-qəfəsindən (nöqtəli düzbucaqlılar) kationların keçməsi qismən susuzlaşma tələb edir. Hidratlaşmış Ca2 ⁺ (konsentrik firuzəyi və açıq çəhrayı) Asn-qəfəsindən keçdikcə qismən susuzlaşmaya məruz qala bilər. Bunun əksinə olaraq, Mg2 ⁺ susuzlaşma üçün xeyli yüksək enerji tələb edir və bu da onun Asn-qəfəsindən keçməsini enerji baxımından əlverişsiz edir. Bunun əvəzinə, hidratlanmış Mg2 ⁺ (konsentrik əhəng və açıq çəhrayı) yuxarı və aşağı hissələrdə müvafiq olaraq hüceyrədaxili və hüceyrədaxili Mg2 ^{+ blok sahələrinə uyğun olaraq strukturlaşdırılmış su molekulları şəbəkəsi vasitəsilə bağlanır. Qeyd edək ki, hüceyrədaxili Mg2 +} yuxarı hissəyə yalnız agonistlərə cavab olaraq kanal qapısı açıq olduqda daxil ola bilər. Hüceyrədanxaric Mg2 ⁺ blokunun gərginlik həssaslığı qismən sıx bağlı lipidlər olan PL1 və PL2 (tünd və açıq narıncı) ətrafındakı qalıqlar tərəfindən tənzimlənə bilər. Müəllif: Steigerwald və başqaları.

İnsan beyni təcrübələrə cavab olaraq daim uyğunlaşır, neyronlar arasında yeni əlaqələr yaradır və mövcud olanları yenidən təşkil edir. Beynin təcrübələrə cavab olaraq uyğunlaşma qabiliyyəti neyroplastiklik kimi tanınır.

Neyroplastikliyin Hebbian plastikliyi adlanan bir forması , eyni anda dəfələrlə aktivləşən neyronlar arasında əlaqənin güclənməsini nəzərdə tutur. Birlikdə işləyən neyronlar arasındakı əlaqələrin bu şəkildə güclənməsinin, həmçinin neyron membranlarında yerləşən ixtisaslaşmış protein kanalları olan N-metil-D-aspartat (NMDA) reseptorları ilə əlaqəli olduğu aşkar edilmişdir.

NMDA reseptorları neyrotransmitter qlutamat və siqnal molekulu qlisin tərəfindən aktivləşdirilir. Onlar həmçinin hüceyrə membranları arasında elektrik yükü fərqlərinin müvəqqəti azalmasına cavab verirlər ki, bu da membran depolyarizasiyası adlanır.

NMDA reseptorları aktivləşdikdə, onlar müsbət yüklü kalsium ionlarının (Ca2 ⁺ ) neyronlara daxil olmasına imkan verir ki, bu da sinapsların (yəni neyronları birləşdirən qovşaqların) güclənməsinə kömək edə bilər. Lakin eyni reseptorlar, istirahət şəraitində ionların axınının qarşısını alan maqnezium ionları (Mg2 ^{+ ) tərəfindən də bloklana bilər.}

^{Cold Spring Harbor Laboratoriyasındakı tədqiqatçılar, NMDA reseptorlarının Ca2 +} və Mg2 ⁺ kationları arasında necə fərqləndiyini daha yaxşı anlamaq məqsədi daşıyan bir araşdırma apardılar .

Onların “Nature Neuroscience” jurnalında dərc olunmuş məqaləsi , NMDA reseptorlarına Ca2 ^+-ın hüceyrələrə selektiv şəkildə daxil olmasına imkan verən , eyni zamanda istirahətdə Mg2 ⁺ ionları tərəfindən bloklanan və yaddaş və öyrənməni dəstəkləyən Hebbian neyroplastikliyinə töhfə verən molekulyar mexanizmə dair dəlillər təqdim edir.

“Mg ²⁺ və Ca ²⁺ bioloji sistemdə mövcuddur və ion kanalları tərəfindən fərqli şəkildə istifadə olunur”, – məqalənin baş müəllifi Hiro Furukava Medical Xpress-ə bildirib.

“NMDA reseptorları halında, Ca2 ⁺ hüceyrələrə daxil olması neyroplastikliyə və bəzi hallarda neyrodegenerasiyaya səbəb olan siqnal ötürülməsini asanlaşdırır. Digər tərəfdən, Mg2 ^{+ istirahət membran gərginliyində NMDA reseptor kanallarının təsirli bir blokatorudur, lakin blokada membran depolarizasiyası ilə aradan qaldırılır.”}Dar Asn-qəfəsdən (nöqtəli düzbucaqlılar) kationların keçməsi qismən susuzlaşdırma tələb edir. Hidratlaşdırılmış Ca2 ⁺ (konsentrik firuzəyi və açıq çəhrayı) Asn-qəfəsdən keçdikcə qismən susuzlaşmaya məruz qala bilər. Bunun əksinə olaraq, Mg2 ⁺ susuzlaşma üçün xeyli yüksək enerji tələb edir və bu da onun Asn-qəfəsdən keçməsini enerji baxımından əlverişsiz edir. Bunun əvəzinə, hidratlaşdırılmış Mg2 ⁺ (konsentrik əhəng və açıq çəhrayı) yuxarı və aşağı yerlərdə müvafiq olaraq hüceyrədaxili və hüceyrədaxili Mg2 ⁺ blok sahələrinə uyğun olaraq strukturlaşdırılmış su molekulları şəbəkəsi vasitəsilə bağlanır. Qeyd edək ki, hüceyrədaxili Mg2 ⁺ yuxarı sahəyə yalnız agonistlərə cavab olaraq kanal qapısı açıq olduqda daxil ola bilər. Hüceyrədanxaric Mg2 ⁺ blokunun gərginlik həssaslığı qismən sıx bağlı lipidlər olan PL1 və PL2 (tünd və açıq narıncı) ətrafındakı qalıqlar tərəfindən tənzimlənə bilər. Mənbə: Nature Neuroscience (2026). DOI: 10.1038/s41593-026-02283-3

NMDA reseptorlarının yüksək qətnamədə vizuallaşdırılması

Mg2 ⁺ və Ca2 ⁺ oxşar kimyəvi xüsusiyyətlərə malikdir, lakin NMDA reseptorları bu iki kationa fərqli reaksiya verir. Komandanın tədqiqatının məqsədi reseptorların iki ionu bir-birindən ayırd etdiyi molekulyar prosessorları daha yaxşı başa düşmək idi.

Furukava bildirib ki, “Mg2 ⁺ bloku və Ca2 ⁺ keçiriciliyi NMDA reseptorlarını öyrənmə və yaddaşda iştirak edən görkəmli molekullar kimi müəyyən edən funksional xüsusiyyətlərdir. Biz bu ionların NMDA reseptor ion kanallarına molekulyar səviyyədə necə təsir etdiyini onları vizuallaşdırmaqla anlamaq istədik.”

Tədqiqatlarının bir hissəsi olaraq, Furukawa və həmkarları tək hissəcikli krio-elektron mikroskopiyası kimi tanınan bir texnikadan istifadə edərək NMDA reseptorlarını in vitro şəraitində (yəni, bədənin xaricində, mikroskop altında) araşdırdılar. Bu texnika onlara reseptorları çox yüksək qətnamə ilə vizuallaşdırmağa imkan verdi.

Tədqiqatçılar həmçinin Mg2 ⁺ ionlarının reseptoru necə blokladığını araşdırmaq üçün elektrik ölçmələri də topladılar. Onların təhlilləri həmçinin reseptorun selektivlik filtrinin içərisindəki kalsiumla bağlanan yerləri (yəni ionların keçidini idarə edən bölgə) müəyyən etməyə imkan verdi.

^{Furukava izah etdi: “Ca2 +} və ya Mg2 ^{+ ilə əlaqəli NMDAR-ın yüksək dəqiqlikli strukturlarını əldə etmək üçün tək hissəcikli krio-elektron mikroskopiyasının (krio-EM) və Mg2 +} blokunu daha da qiymətləndirmək üçün kanal aktivliyini ölçmək üçün elektrofiziologiyanın kombinasiyasından istifadə etdik “.Oyna

00:00

00:20SəssizParametrlərPIPTam ekrana daxil olun

OynaAsn-qəfəs selektivlik filtrində Ca ^{2+ keçiricilik yolu. Bu videoda ardıcıl olaraq tək hissəcikli krio-EM tərəfindən tutulan 1-dən -5-ə qədər vəziyyətlər göstərilir. Müəllif:} Nature Neuroscience (2026). DOI: 10.1038/s41593-026-02283-3

“Məlumatların keyfiyyəti kanal məsaməsində Mg2 ⁺ və Ca2 ^{+ -ın hidratasiya nümunələrini aşkar etmək üçün kifayət idi. Başqa sözlə, Mg2 +} və Ca2 ^+-ın _H2O molekullarına müəyyən bir şəkildə bağlandığını aşkar etdik. Onların necə hidratlaşdığı və susuzlaşdığı, Ca2 ⁺ keçə bildiyi halda Mg2 ⁺ -ın kanalı niyə blokladığını anlamaq üçün vacibdir .”

Yaddaş və öyrənmənin kimyasını araşdırmaq

Komandanın təcrübələri onlara NMDA reseptorlarının Mg2 ⁺ və Ca2 ⁺ ionlarını ayırd edə biləcəyi molekulyar mexanizmi müəyyən etməyə imkan verdi. Xüsusilə, onlar Ca2 ^+-ın qismən su molekullarını buraxdığını və bunun onların reseptorun dar kanalından sıxışmasına imkan verdiyini aşkar etdilər. Bunun əksinə olaraq, Mg2 ⁺ nəmlənmiş qalır və kanala daxil olmur, onu selektivlik filtrinin xaricindən bloklayır.

Bu tədqiqat, NMDA reseptorlarının Hebbian neyroplastikliyini necə dəstəklədiyinə dair yeni bir fikir təqdim edir. Əgər bunlar sonrakı tədqiqatlarda təsdiqlənərsə, yaddaş və öyrənməni dəstəkləyən molekulyar kimya proseslərini müəyyənləşdirməyə kömək edə bilər.

Bu, həmçinin neyrodegenerativ xəstəliklər və şizofreniya kimi zehni funksiyaların azalması və yaddaş itkisi ilə əlaqəli nevroloji və ya psixiatrik xəstəliklər üçün yeni NMDA hədəf alan müalicələrin inkişafına potensial olaraq təsir göstərə bilər .

Furukava əlavə etdi: “Növbəti tədqiqatlarımızın bir hissəsi olaraq, bağlanma gücü gərginlikdən asılı olduğundan, Mg ^2+-nin idarə olunan membran gərginliklərində bağlanmasını izləmək istərdik “.

Müəllifimiz İnqrid Fadelli tərəfindən sizin üçün yazılmış, Qeb Klark tərəfindən redaktə edilmiş və Endryu Zinin tərəfindən faktlar yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Əgər bu reportaj sizin üçün vacibdirsə, xahiş edirik ianə etməyi düşünün (xüsusilə aylıq). Təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .