Novas visões sobre como abrir canais de glutamato de sinais de células cerebrais

Na tentativa de entender como as células cerebrais trocam mensagens químicas, os cientistas dizem que usaram um microscópio muito especializado para capturar detalhes mais precisos de como um dos sinais mais comuns de sinais, o glutamato, entrou em um canal e permite uma enxurrada de partículas carregadas. O resultado, que resultou de um estudo liderado por pesquisadores da Medicine Jones Hopkins, pode fornecer o desenvolvimento de novos medicamentos que impedem ou abrem esses canais de sinal para tratar várias condições, como epilepsia e alguns distúrbios intelectuais.

Foi publicado um relatório sobre experimentos, financiado pelos Institutos Nacionais de Saúde e Cooperação com cientistas em Authath Houston, em 26 de março na revista natureza.

As células nervosas são a base celular do cérebro, a capacidade de experimentar nosso ambiente e aprendizado depende de comunicações (químicas) entre neurônios. “

Edward Tommy, PhD, Professor Assistente de Química Bioquímica e Biologia na Universidade da Universidade de Johns Hopkins

Os cientistas definiram há muito tempo que a principal molécula responsável pelos neurônios dos neurônios é o glutamato neuroplástico, que é uma molécula abundante nas áreas entre os neurônios. O local de pouso nas células nervosas é um canal chamado receptores AMPA, que interagem com o glutamato, e se comporta como poros que absorvem partículas carregadas. O declínio e o fluxo das partículas carregadas cria sinais elétricos que formam comunicações entre neurônios.

Para descobrir os detalhes dos pequenos movimentos dos receptores AMPA (no nível dos átomos únicos), os pesquisadores usaram um microscópio de energia muito alta para fotografar esses canais durante etapas específicas nas operações de comunicação. Para estudar, os cientistas usaram o microscópio crio-ae em uma instalação na Faculdade de Medicina da Universidade Johns Hopkins.

Os cientistas geralmente acham que é mais fácil estudar as amostras de células refrigeradas, uma condição que fornece um ambiente estável. Mas à temperatura corporal normal, a equipe da Twomey descobriu que os receptores AMPA e a atividade de glutamato aumentaram, oferecendo mais oportunidades para aproveitar esse processo em fotos de Cryoem.

Para esse fim, os cientistas limparam os receptores AMPA, retirados das células do feto humano que estão sendo cultivadas e que são amplamente utilizadas na pesquisa de neurociência para produzir essas proteínas. Depois disso, eles aqueceram os receptores à temperatura corporal (37 ° C ou 98,6 graus Fahrenheit) antes de expô -los a glutemas. Imediatamente depois disso, os receptores são congelados e analisados ​​usando Cryoem para obter um SnapA dos receptores AMPA associados à molécula de sinal principal, o glutamato.

Depois de montar mais de um milhão de fotos tiradas usando o Cryoem, a equipe descobriu que as moléculas de glutamato atuam como uma maçã que abre a porta do canal, permitindo que ela a abra em uma escala mais ampla. Isso ocorre através de um marrom que se assemelha ao heróico aos receptores ASPA que estão fechados em torno de glutemas, um procedimento que puxa o canal abaixo.

Pesquisas anteriores para Twomey mostraram que medicamentos como Perpanel, que são usados ​​para tratar a epilepsia, atuam como uma porta dos receptores AMPA para reduzir a abertura e reduzir a abundância de atividades conhecidas nas células cerebrais para pessoas com epilepsia.

Twomey diz que os resultados podem ser usados ​​para desenvolver novos medicamentos relacionados aos receptores AMPA de diferentes maneiras, os canais de sinal aberto ou fechados para as células cerebrais.

“A cada nova descoberta, descobrimos cada um dos blocos básicos que permitem que nossos cérebros funcionem”, diz Twomey.

Os cientistas adicionais que contribuíram para o trabalho são Anish Kumar Mondall, de Johns Hopkins, Elisa Carillo e Vasanthe Jayraman, de Oteth Houston.

Foi fornecido financiamento para pesquisas dos Institutos Nacionais de Saúde (R35GM154904, R35GM122528), Programa Searle Scholars e Diana Helis Henry Medical Research.