Новое исследование Scripps Research, которое появляется в этом месяце в Cell Reports, исследует эти белки с беспрецедентной детальностью, обеспечивая удивительное новое понимание того, как визуальные сигналы распределяются по различным областям мозга. Результаты являются важным первым шагом в понимании и, в конечном итоге, лечении потери зрения из-за глаукомы, рассеянного склероза или даже травмы. Более 3.По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний, 3 миллиона американцев в возрасте 40 лет и старше либо юридически слепы, либо имеют нарушения зрения, которые невозможно исправить с помощью сегодняшних вмешательств.
«Белки обычно являются мишенями для лекарств, поэтому, если вы хотите разработать лекарство, которое будет способствовать коммуникации между глазом и мозгом, это поможет узнать, на какие белки будут нацелены эти лекарства», – говорит Холлис Клайн, доктор философии, сопредседатель. отдела нейробиологии Scripps Research, который руководил исследовательским проектом. "Раньше такое исследование было невозможно, потому что невозможно было увидеть, как эти белки перемещаются по мозгу. Технологии не существовало."
Чтобы создать технологию, лаборатория Клайна тесно сотрудничала с лабораторией Джона Йейтса III, доктора философии, химика Scripps Research, который первым разработал новые способы использования аналитического метода, известного как масс-спектрометрия, для изучения белков и их функций.
Используя этот новый метод, разработанный в течение нескольких лет, команда Клайна смогла «пометить» около 1000 различных типов белков, которые происходят в ганглиозных клетках сетчатки глаза, а затем посмотреть, как и куда они перемещаются в живом мозге. крысы. Как и в человеческом мозге, белки транспортируются через нейронные аксоны, которые представляют собой длинные нитевидные нервные волокна, которые проходят от глаза в мозг через зрительный нерв.
«Мозг представляет собой совокупность очень сложной архитектуры, и трудно разделить каждый компонент и изучить части по отдельности», – говорит Лючио Скьяппарелли, доктор философии, нейробиолог из лаборатории Клайна и ведущий автор исследования. «Наша методология позволила нам исследовать зрительную систему способом, который ранее не изучался, поэтому мы могли наблюдать за молекулами независимо и анализировать их биохимию."
Вступая в исследование, Клайн сказала, что ей было любопытно, будут ли похожие типы белков перемещаться к различным целям в мозгу.
Сетчатка проецирует белки более чем в 30 различных областей центральной нервной системы, но для исследования ее команда решила оценить две основные цели: верхний бугорок (который анализирует движение в поле зрения и контролирует целенаправленное движение головы и глаз. движения) и латеральное коленчатое ядро (которое анализирует форму объектов, которые мы видим, и отправляет эту информацию в более высокую область мозга, зрительную кору).
В то время как предыдущие исследования идентифицировали различные белки, продуцируемые в сетчатке, конечное назначение этих белков было в значительной степени неизвестным.
Зрительный нерв был особенно важным объектом исследования, так как он причастен к очень многим разрушительным глазным заболеваниям.
«Мы были удивлены с самого начала, обнаружив белки в аксонах зрительного нерва, которые, как все раньше думали, будут функционировать только в глазу», – говорит Клайн. "Это белки, которые обычно находятся в ядре клетки, но мы обнаружили их далеко-далеко от ядра, участвуя в той или иной форме связи."
Это открытие, по словам Клайн, уже послужило стимулом для новых исследований того, как эти белки могут влиять на здоровье и болезни.
Поскольку этот тип нейронального белка существует в других частях тела, он может играть роль в других нарушениях связи нервных клеток, таких как болезнь Шарко-Мари-Тута.
Зрительный нерв – это информационная магистраль от глаза к мозгу, отправляющая сигналы в разные пункты назначения. Но команда обнаружила, что похожие белки не всегда имеют общее назначение.
Скорее, многие белки транспортировались преимущественно в одну область мозга, а некоторые – во все исследованные области.
«Понимание транспорта этих белков из сетчатки важно для понимания того, как функционирует зрительная система», – говорит Клайн. "Это может помочь нам изучить, что происходит, когда человек испытывает повреждение нервов и потерю зрения, и, надеюсь, приведет нас к лечению, которое может улучшить транспорт белка и предотвратить гибель клеток."