Sinapslar neyronların bir-biri ilə və ya digər hüceyrə növləri ilə əlaqə qurduğu qovşaqlardır. Sinapslar insanın həyatı boyu formalaşır, lakin onların gücü və sayı zamanla dəyişir, bu fenomen sinaptik plastiklik kimi tanınır.

Keçmiş nevrologiya tədqiqatları sinapsların tərkibinə və funksiyasına çox işıq salsa da , onların əmələ gəlməsini təşkil edən genetik mexanizmlər hələ də yaxşı başa düşülməmişdir. Eksperimental tapıntılar göstərir ki, neyronların fəaliyyəti sinapsların formalaşmasında əsas rol oynayır, lakin bu fəaliyyətlə genetik mexanizmlər arasındakı qarşılıqlı əlaqə hələ də geniş şəkildə araşdırılmamışdır.

Stenford Universiteti, Stony Brook Universiteti və ABŞ-ın digər institutlarının tədqiqatçıları bu yaxınlarda çoxhüceyrəli Caenorhabditis elegans orqanizminin dopaminerjik neyronlarını araşdıraraq ədəbiyyatdakı bu boşluğu doldurmağa yönəlmiş bir araşdırma apardılar. Onların Nature Neuroscience jurnalında dərc olunmuş məqaləsi neyronların fəaliyyəti ilə sinapsların əmələ gəlməsinin əsasını təşkil edə biləcək güclü genetik proqramı təqdim edir.

“Sinapsların molekulyar tərkibi və arxitekturasının geniş şəkildə tədqiq edilməsinə baxmayaraq, hansı genetik proqramların birbaşa sinaptik gen ifadəsini aktivləşdirdiyi və onların necə modulyasiya edildiyi barədə çox az şey məlumdur” dedi Kallista Yee, Yutong Xiao və onların həmkarları öz məqalələrində. “Caenorhabditis elegans dopaminergic neyronlardan istifadə edərək, EGL-43/MECOM və FOS-1/FOS-un fəaliyyətdən asılı sinaptogenez proqramını idarə etdiyini aşkar edirik.”

Yee, Xiao və onların həmkarları sinaptik genlərin iki fərqli mexanizmlə idarə olunduğu fikrini irəli sürdülər. Bunlardan biri inkişaf zamanı gen ifadə nümunələrini tənzimləyən proqramlardan ibarətdir , digəri isə neyronların fəaliyyətindən asılıdır.

Onların son araşdırması, inkişaf zamanı sinapsların meydana gəlməsini dəstəkləmək üçün bu iki fərqli mexanizmin necə birləşdiyini daha yaxşı başa düşmək məqsədi daşıyırdı. Bunun üçün onlar bioloji tədqiqatlarda tez-tez model orqanizm kimi istifadə olunan kiçik yumru qurd olan Caenorhabditis elegans üzərində təcrübələr aparıblar.

Tədqiqatçılar optogenetik və kimogenetik üsullardan istifadə edərək bu orqanizmdə dopaminerjik neyronların fəaliyyətini modullaşdırdılar, sonra bunun presinaptik zülalların ifadəsinə necə təsir etdiyini müşahidə etdilər. Onların topladığı nəticələr neyronların fəaliyyətinin sinapsların formalaşmasında əsas rol oynadığını göstərir.

Daha sonra, komanda sinapsların meydana gəlməsini təmin edən neyronal fəaliyyətlə tənzimlənən genetik proqramları müəyyən etməyə başladı. Bu, onları yeni sinapsların əmələ gəldiyi fəaliyyətlə tənzimlənən prosesi idarə edən iki gen/zülal, yəni EGL-43/MECOM və FOS-1/FOS-u aşkar etməyə gətirib çıxardı.

Tədqiqatçılar “Hər iki amilin itirilməsi presinaptik zülal ifadəsini ciddi şəkildə azaldır” dedi. “Hər iki amil birbaşa sinaptik genlərin promotorlarına bağlanır və transkripsiyanı aktivləşdirmək üçün CUT homeobox transkripsiya faktorları ilə birlikdə hərəkət edir. egl-43 və fos-1 qarşılıqlı olaraq bir-birinin ifadəsini təşviq edir və FOS-1-in egl-43 lokusu nəticələrinə bağlanma yaxınlığını artırır. artan presinaptik zülal ifadəsində və sinaptik funksiyada EGL-43, dopaminerjik şəxsiyyətin bir çox aspektlərini müəyyən edən fəaliyyətlə tənzimlənən amillər və inkişaf amilləri də daxil olmaqla bir çox transkripsiya faktorlarının ifadəsini tənzimləyir.

Bu tədqiqat qrupunun son işi neyronal fəaliyyətin Caenorhabditis elegans-da sinaps meydana gəlməsinə nəzarət edən genetik proqramları modullaşdıran bir mexanizm nümayiş etdirir. Bu mexanizm indiyə qədər yalnız dopaminerjik neyronlarda müşahidə edilsə də , komanda oxşar mexanizmlərin müxtəlif növ neyronlarda da mövcud olduğuna inanır.

Növbəti araşdırmalarında onlar aşkar etdikləri genetik proqramın zamanla necə tənzimləndiyini öyrənməyi planlaşdırırlar. Bundan əlavə, onlar sinaptik genlərin ifadəsini dəstəkləmək üçün bu proqramın digər molekulyar proseslərlə necə qarşılıqlı əlaqədə olduğunu araşdıra bilərlər.

Daha çox məlumat: Callista Yee et al, Fəaliyyətlə tənzimlənən transkripsiya proqramı birbaşa sinaptogenezi idarə edir, Nature Neuroscience (2024). DOI: 10.1038/s41593-024-01728-x

Jurnal məlumatı: Nature Neuroscience