Используя микроскопические датчики, исследователи могут видеть физические изменения, которые происходят в живом мозге при формировании памяти.
Группа ученых разработала микроскопические зонды, которые выявляют активные синапсы путем присоединения флюоресцентных маркеров к синаптическим белкам. Это происходит в реальном времени и не влияет на функционирование нейрона. Флюоресцентные маркеры впервые позволили ученым увидеть, как функционируют тормозящие и возбуждающие синапсы в живом мозге и, главное, как они меняются, когда формируются новые воспоминания.
На полученных изображениях синапсы выглядят как яркие пятна вдоль дендритов (отростки нейронов, которые передают электрохимические сигналы). Так как мозг обрабатывает новую информацию, расположение этих ярких пятен меняется. Это визуально указывает на то, что синаптические структуры мозга были изменены новыми данными.
Зонды ведут себя как антитела, но связываются более прочно и оптимизированы для работы внутри клетки. Для создания этих зондов была применена технология "мРНК дисплея" (mRNA display), разработанная Richard Roberts и Jack Szostak. В данной работе используются зонды, называемые “FingRs” (расшифровывается как "fibronectin intrabodies generated with mRNA display"), связанные с зеленым флюоресцентным белком (green fluorescent protein, GFP), который светится ярко-зеленым под воздействием синего света.
Так как FingRs являются белками, гены, кодирующие их, можно перенести в клетки мозга, вследствие чего клетки сами будут производить зонды. Дизайн FingRs также предусматривает систему регуляции: при связывании с зондами 100% целевого белка, система уменьшает экспрессию FingRs. Это позволяет снизить фоновую флюоресценцию и получить четкое изображение.
Флюоресцентные зонды можно поместить в нейроны мозга живой мыши, а затем через черепное окно с помощью двух-фотонной микроскопии получать изображение в реальном времени. Возможность визуализировать эндогенные белки в живых нейронах предоставляет собой мощное средство для изучения нейронных структур и их функций.
Абстракт
Группа ученых разработала микроскопические зонды, которые выявляют активные синапсы путем присоединения флюоресцентных маркеров к синаптическим белкам. Это происходит в реальном времени и не влияет на функционирование нейрона. Флюоресцентные маркеры впервые позволили ученым увидеть, как функционируют тормозящие и возбуждающие синапсы в живом мозге и, главное, как они меняются, когда формируются новые воспоминания.
На полученных изображениях синапсы выглядят как яркие пятна вдоль дендритов (отростки нейронов, которые передают электрохимические сигналы). Так как мозг обрабатывает новую информацию, расположение этих ярких пятен меняется. Это визуально указывает на то, что синаптические структуры мозга были изменены новыми данными.
Так как FingRs являются белками, гены, кодирующие их, можно перенести в клетки мозга, вследствие чего клетки сами будут производить зонды. Дизайн FingRs также предусматривает систему регуляции: при связывании с зондами 100% целевого белка, система уменьшает экспрессию FingRs. Это позволяет снизить фоновую флюоресценцию и получить четкое изображение.
Флюоресцентные зонды можно поместить в нейроны мозга живой мыши, а затем через черепное окно с помощью двух-фотонной микроскопии получать изображение в реальном времени. Возможность визуализировать эндогенные белки в живых нейронах предоставляет собой мощное средство для изучения нейронных структур и их функций.
Литература
Gross GG, Junge JA, Mora RJ, Kwon HB, Olson CA, Takahashi TT, Liman ER, Ellis-Davies GC, McGee AW, Sabatini BL, Roberts RW, Arnold DB.
Recombinant probes for visualizing endogenous synaptic proteins in living neurons.
Neuron. 2013 Jun 19;78(6):971-85. doi: 10.1016/j.neuron.2013.04.017.
Recombinant probes for visualizing endogenous synaptic proteins in living neurons.
Neuron. 2013 Jun 19;78(6):971-85. doi: 10.1016/j.neuron.2013.04.017.
Абстракт
Комментариев нет:
Отправить комментарий