فتح أسرار التشابك العصبي: دور بروتين FAM81A

ملخص: حدد الباحثون البروتين المهم، FAM81A، الذي يلعب دورًا رئيسيًا في تكوين مجاميع البروتين بعد المشبكي الضرورية لوظيفة التشابك العصبي في الدماغ. من خلال تحليل 35 دراسة سابقة، وجد الفريق وجودًا ثابتًا لـ FAM81A في كثافة ما بعد المشبكي، وهي بنية بروتينية معقدة ضرورية لنقل الإشارات العصبية.

إن ارتباط هذا البروتين ببروتينات ما بعد المشبكي الرئيسية ومشاركته في فصل طور السائل عن السائل يؤكد أهميته في الحفاظ على وظيفة التشابك العصبي. لا تساهم النتائج في فهمنا لآليات التشابك العصبي فحسب، بل تفتح أيضًا طرقًا جديدة لدراسة تطور الوظائف المعرفية في الفقاريات العليا والآثار المحتملة على الحالات العصبية والنفسية.

مفتاح الحقائق:

1. الدور المهم لـ FAM81A في المشابك العصبية: يتفاعل FAM81A مع البروتينات الرئيسية بعد المشبكي، وينظم تجميعها، ويؤثر على وظيفة الخلايا العصبية.
2. التفاصيل الأولى: توفر هذه الدراسة أول توصيف كامل لـ FAM81A، مع تسليط الضوء على مشاركتها في تكوين ووظيفة الكثافة التشابكية.
3. الذكاء التطوري: يشير الاختلاف التطوري بين FAM81A ومتماثلاته عبر الأنواع إلى دوره الفريد في الوظائف المعرفية لدماغ الفقاريات العليا.

مصدر: جامعة جوبي

تم العثور على البروتين الذي يظهر في مجاميع البروتين بعد المشبكي وهو أمر بالغ الأهمية لتكوينها. يحدد اكتشاف جامعة كوبي لاعبًا رئيسيًا جديدًا للوظيفة المتشابكة ويلقي الضوء الأول على دورها وتطورها الخلوي غير المميز حتى الآن.

ما يحدث في المشبك العصبي، وهو الاتصال بين خليتين عصبيتين، هو عامل رئيسي في وظيفة الدماغ. يتم نقل الإشارات من الخلايا العصبية قبل المشبكي إلى الخلايا العصبية بعد المشبكي عن طريق البروتينات ويمكن أن يؤدي عدم توازنها إلى حالات عصبية نفسية مثل الاكتئاب الشديد أو التوحد أو الاعتماد على الكحول.

ومع ذلك، ونظرًا للتنوع الكبير في البروتينات المشاركة في هذا الوصل، لم تتم دراسة الكثير منها بعد، وليس من الواضح حتى ما إذا كانت تلك التي تم اكتشافها سابقًا موجودة بالفعل أم أنها مجرد شوائب ناتجة عن العملية التحليلية.

يُطلق على البنية الواضحة بشكل خاص أسفل الغشاء بعد المشبكي اسم “الكثافة بعد المشبكي”، وهي عبارة عن مجموعة من آلاف البروتينات المختلفة.

لإلقاء بعض الضوء على الكثافة بعد المشبكي، قام عالم الفيزيولوجيا العصبية بجامعة كوبي تاكومي تورو وفريقه أولاً بمقارنة 35 مجموعة بيانات من دراسات سابقة لهذه الظاهرة للعثور على البروتينات غير النمطية التي ظهرت باستمرار.

يوضح كايسوكا تاكيشي، المؤلف الأول للدراسة: “لقد أنشأنا خط أنابيب تحليل لتجميع ومواءمة هياكل البروتين في مجموعات البيانات المختلفة. وأدى ذلك إلى تحديد بروتين متشابك ضعيف الخصائص تم اكتشافه في أكثر من 20 مجموعة من مجموعات البيانات هذه.

يشير هذا إلى أن البروتين، المسمى FAM81A، كان أكثر صلة بوظيفة البنية بأكملها، لذلك قام الفريق بدراسة تفاعلاته مع البروتينات الأخرى، وتوزيعه داخل الخلايا العصبية وحولها، وتأثيره على شكل الخلايا العصبية ووظيفتها. آلية عملها وتطورها. باختصار، لقد أعطوا هذا البروتين أول توصيف كامل له.

يلخص تاكومي نتائجهم المنشورة الآن في المجلة علم الأحياء PLoS“النتيجة الرئيسية هي أن FAM81A يتفاعل مع ثلاثة بروتينات رئيسية بعد المشبكية على الأقل ويعدل تكثيفها. وهذا يشير إلى أن FAM81A هو عامل تنظيمي رئيسي في كثافة ما بعد المشبكية.”

يتيح FAM81A تكثيف البروتينات الرئيسية في عضية خالية من الغشاء عن طريق فصل الطور السائل عن السائل، وهي عملية تستبعد فيها الجزيئات المتفاعلة بقوة مكونات الوسط المحيط، ويؤدي غياب البروتين إلى حالة مهمة. انخفاض نشاط الخلايا العصبية المزروعة.

لدى البشر نسختان مرتبطتان من الجينوم. FAM81A و FAM81B. رغم ذلك، متى FAM81A يتم التعبير عنها في الدماغ، FAM81B يتم التعبير عنها فقط في الخصيتين. كما أن الطيور والزواحف لديها نسختان من الجين، لكن البرمائيات والأسماك واللافقاريات لديها نسخة واحدة فقط، ولا يتم تحديد تعبيرها في الأنسجة.

“ومن المثير للاهتمام أن الحفظ التطوري لوظيفة FAM81A في المشبك منخفض مقارنة بجزيئات التشابك العصبي الأخرى، حيث لم يتم اكتشاف تماثل FAM81A في الأسماك عند المشبك. وهذا يشير إلى أن FAM81A قد يكون بروتينًا مهمًا في فهم الوظائف المعرفية. يقول كيزوكا: “من أدمغة الفقاريات العليا”.

لكن عملهم ليس سوى الخطوة الأولى. لفهم دور البروتين حقًا، من الضروري دراسة وظيفته في بيئة الدماغ المعقدة. يريد فريق البحث في جامعة كوبي إنشاء نماذج من الفئران تفتقر إلى الجين FAM81A ودراسة ما يعنيه ذلك لكل من وظيفة المشابك العصبية وسلوك الكائن الحي.

تمويل: تم دعم هذا البحث من قبل الجمعية اليابانية لتعزيز العلوم (المنح JP16H06463، JP18K14830، JP22H04981، JP23H04233)، ومعهد اليابان للعلوم والتكنولوجيا (JPMJMS2299)، ومؤسسة تاكيدا للعلوم.

وقد تم إجراؤه بالتعاون مع باحثين من جامعة إدنبرة، وجامعة كيوتو، وجامعة شيفيلد.

حول أخبار أبحاث علم الوراثة وعلم الأعصاب

مؤلف: دانيال شينس
مصدر: جامعة جوبي
اتصال: دانيال شينس – جامعة كوبي
صورة: يُنسب الفيلم إلى Neuronews

البحث الأصلي: الوصول المفتوح.
“FAM81A هو بروتين ما بعد المشبكي الذي ينظم تكثيف بروتينات ما بعد المشبكي من خلال فصل الطور السائل عن السائل.“تاكومي تورو وآخرون. بلوس علم الأحياء

ملخص

FAM81A هو بروتين ما بعد المشبكي الذي ينظم تكثيف بروتينات ما بعد المشبكي من خلال فصل الطور السائل عن السائل.

حددت التحليلات البروتينية لكثافة ما بعد المشبكي (PSD)، وهو تخصص البروتين الموجود أسفل الغشاء بعد المشبكي للمشابك العصبية المثيرة، عدة آلاف من البروتينات.

على الرغم من أن البروتينات ذات الوظائف المتوقعة قد تمت دراستها جيدًا، إلا أنه غالبًا ما يتم التغاضي عن البروتينات غير المميزة وظيفيًا. في هذه الدراسة، أجرينا تحليلًا تلويًا شاملاً لـ 35 مجموعة بيانات بروتينية PSD تحتوي على إجمالي 5869 بروتينًا.

وباستخدام طريقة التصنيف، حددنا 97 بروتينًا كانت ممثلة تمثيلاً ناقصًا. من هذا الاختيار، ركزنا تحليلنا التفصيلي على البروتين الأعلى مرتبة، FAM81A.

يتفاعل FAM81A مع بروتينات PSD، بما في ذلك مستقبلات PSD-95 وSynGAP وNMDA، ويعزز فصل الطور السائل عن السائل لتلك البروتينات في الخلايا المستنبتة أو في المختبر. يؤدي التنظيم السفلي لـ FAM81A في الخلايا العصبية المستنبتة إلى انخفاض في حجم نقاط PSD-95 وتكرار إطلاق الخلايا العصبية.

تشير النتائج التي توصلنا إليها إلى أن FAM81A يلعب دورًا مهمًا في تسهيل تفاعل وتجميع البروتينات داخل PSD، وأن وجوده أمر بالغ الأهمية للحفاظ على وظيفة متشابك طبيعية.

وبالإضافة إلى ذلك، فإن طريقتنا تؤكد على الحاجة إلى مواصلة توصيف العديد من البروتينات المتشابكة التي لا تزال تفتقر إلى الفهم الشامل.