Označevanje drobnih beljakovin za odkrivanje korenin depresije
Sposobnost, ki je trajala skoraj desetletje, omogoča preučevanje regulacije serotonina na novi ravni, kar je pomembno zaradi ključne vloge, ki jo ima serotonin pri uravnavanju razpoloženja, apetita in spanja, pravijo raziskovalci.
Regulativni protein, ki so ga znanstveniki uspešno označili, je znan kot transporter serotonina. Razteza se skozi membrano, ki tvori zunanjo površino živca in deluje kot sesalnik, ki sesa molekule serotonina v celično telo in stran od ciljnih receptorjev serotonina v drugih celicah ter uravnava koncentracijo serotonina v območju okoli celice.
Raziskovalci ugotavljajo, da so nosilci serotonina pomembna raziskovalna tema, saj so tarča najpogostejših zdravil za zdravljenje depresije, vključno z zdravili Prozac, Paxil in Lexapro.
"Če vas zanima duševno zdravje, so nosilci serotonina idealna tema," je dejala dr. Sandra Rosenthal, katedra za kemijo Jack in Pamela Egan, ki je študijo vodila z dr. Allan D. Bass, profesor farmakologije in psihiatrije.
Raziskovalci so ugotovili, da so težave z regulacijo serotoninskega prenašalca povezane tudi z avtizmom. Pred dvema letoma sta Blakely in genetik James Sutcliffe poročala o odkritju več sprememb beljakovin serotoninskega prenašalca, zaradi katerih je transporter pri ljudeh z avtizmom "preveč aktiven".
Nedavno sta Blakely in Jeremy Veenstra-VanderWeele, MD, poročala, da miši, ki izražajo enega od teh visoko delujočih prenašalcev, kažejo več vedenjskih sprememb, ki so podobne spremembam pri otrocih z avtizmom.
Po mnenju znanstvenikov so poskusi razumeti, kako delujejo ti prevozniki, omejeni zaradi težav pri preučevanju njihovega vedenja.
"V preteklosti smo bili omejeni na posnetke, ki prikazujejo lokacijo prenosnih molekul ob določenem času," je povedal diplomant kemije Jerry Chang, ki je razvil tehniko označevanja. "Zdaj lahko v realnem času spremljamo njihovo gibanje na površini celic in vidimo, kako so njihovi gibi povezani z absorpcijsko aktivnostjo serotonina."
Fluorescentne oznake, ki so jih raziskovalci uporabili, so kroglice v nanosu, imenovane kvantne pike, narejene iz mešanice kadmija in selena. Kroglice so le nekoliko večje od beljakovin, ki jih označujejo: po 10.000 bi jih morali nanizati, da bi se razširili po širini človeških las, pojasnjujejo raziskovalci.
Kvantne pike oddajajo obarvano svetlobo, ko so osvetljene, zaradi majhnih sprememb njihove velikosti pa se svetijo v različnih barvah. Eden od raziskovalcev, dr. Ian D. Tomlinson, je razvil posebno molekularno struno, ki se na enem koncu pritrdi na kvantno piko in na drugem koncu pritrdi na derivat zdravila, ki se veže na transporter serotonina.
Ko se zmes, ki vsebuje te kvantne pike, inkubira z gojenimi živčnimi celicami, se zdravilo pritrdi na transporter. Ko se beljakovina premika, vleče kvantno piko za seboj kot otrok, ki drži balon na vrvici, je pojasnil. Ko je območje osvetljeno, se kvantne pike v mikroskopu prikažejo kot obarvane svetlobne pike.
Da bi uporabili svoj novi postopek, so raziskovalci preučili razširitve živčne celice, ki sodelujejo pri izločanju serotonina. Iz prejšnjih raziskav so raziskovalci sumili, da bodo prevozniki koncentrirani v delih teh podaljškov, bogatih s holesterolom, imenovanih splavi, čeprav je bila raven ločljivosti s standardnimi pristopi nezadostna, da bi lahko ugotovili, kaj tam počnejo.
Študije kvantnih pik so pokazale, da obstajata dva različna prenašalca: tisti, ki lahko prosto potujeta okoli membrane in tisti, ki se obnašajo, kot da se ne morejo premikati. Ugotovili so, da so nepremični transporterji v splavih.
Ko so celico spodbudili, da poveča transportno aktivnost, so bili presenečeni nad tem, kar se je zgodilo. "Ugotovili smo, da so se prevozniki na splavih začeli premikati veliko hitreje, medtem ko se gibanje ostale populacije sploh ni spremenilo," je poročal Rosenthal.
Ker mobilizirani prevozniki ne zapustijo splavov, se zdi, da se šikajo v zaprtem oddelku, kot da bi jih izpustili iz verig, ki jih običajno držijo pokorne. Ta opažanja kažejo, da sta obe populaciji verjetno pod nadzorom različnih regulativnih poti.
"Zdaj, ko lahko spremljamo, kako se dejansko dogaja regulacija prenašalcev, bi morali biti sposobni ugotoviti identiteto sidrnih proteinov in signale, na katere se ti proteini odzivajo, kar prevoznikom omogoča, da preklapljajo naprej in nazaj med nizko in visoko stopnjo aktivnosti," je dejal Blakely.
"Trenutno morajo antidepresivi popolnoma zapreti možganske prenašalce serotonina, da bi dosegli klinično korist," je dodal in opozoril, da lahko to povzroči številne neprijetne stranske učinke, kot so slabost, povečanje telesne mase, spolne težave, utrujenost in zaspanost.
"Z razumevanjem osnovnih mehanizmov, ki naravno obračajo aktivnost serotoninskega prenašalca navzgor in navzdol, morda lahko razvijemo zdravila, ki povzročajo blažje neželene učinke in imajo še večjo učinkovitost," je dejal. "Naše znamenitosti so osredotočene tudi na prenos tistega, kar smo se naučili z običajnimi prenašalci serotonina, na razumevanje hiperaktivnih prenašalcev, ki smo jih našli pri otrocih z avtizmom."
Vir: Univerza Vanderbilt
