روش تصویربرداری “سمفونی فعالیتهای سلولی” را نشان می دهد


محققان برای تجسم سیگنالهای سلولی در نورون ، گزارشگران را به صورت خوشه (سبز) در سراسر سلول پراکنده کردند. آنها سپس سیگنال نشان داده شده توسط هر خوشه (چند رنگ) را شناسایی کردند. اعتبار: C. Linghu ، S. Johnson و دیگران. / سلول 2020

در داخل یک سلول ، هزاران مولکول ، مانند پروتئین ها ، یون ها و سایر مولکول های سیگنالینگ ، برای انجام انواع عملکردها – جذب مواد مغذی ، ذخیره سازی خاطرات و تمایز به بافت های خاص و بسیاری دیگر – با هم کار می کنند.

رمزگشایی از این مولکول ها و تمام فعل و انفعالات آنها یک کار بزرگ است. در طول 20 سال گذشته ، دانشمندان گزارشگران فلورسنت ایجاد کرده اند که می توانند از آنها برای ضبط پویایی تک تک مولکول ها در سلول ها استفاده کنند. با این حال ، معمولاً فقط یک یا دو سیگنال از این دست می تواند در یک زمان مشاهده شود ، زیرا میکروسکوپ نمی تواند بین بسیاری از رنگهای فلورسنت تفاوت قائل شود.

محققان MIT اکنون روشی را تهیه کرده اند که می تواند همزمان پنج نوع مولکول مختلف را اندازه گیری کند ، هر سیگنال را از مکان های مختلف و تصادفی سلول اندازه گیری کند. ادوارد بویدن ، استاد نوروتکنولوژی و استاد مهندسی بیولوژیک ، هنرها و علوم رسانه ای ، و مغز و علوم شناختی ، می گوید این روش می تواند به دانشمندان اجازه دهد تا اطلاعات بیشتری در مورد شبکه های سیگنالینگ پیچیده ای که بیشتر عملکردهای سلولی را کنترل می کنند ، بیاموزند. MIT

بویدن ، که همچنین عضوی از م Instituteسسه تحقیقات مغز مک گاورن MIT است ، گفت: “هزاران مولکول رمزگذاری شده توسط ژنوم وجود دارد ، و آنها به طریقی که ما نمی فهمیم برهم کنش دارند. فقط با مشاهده همزمان آنها می توانیم ارتباط آنها را درک کنیم.” موسسه تحقیقات سرطان Koch.

محققان گفتند ، در یک مطالعه جدید ، بویدن و همکارانش از این روش برای شناسایی دو جمعیت نورون که به سیگنال های کلسیم به روش های مختلف پاسخ می دهند ، استفاده کردند که می تواند بر نحوه رمزگذاری خاطرات طولانی مدت تأثیر بگذارد.

Boyden نویسنده ارشد این مطالعه است ، که امروز در قفس. نویسندگان برجسته مقاله Changyang Linghu فوق دکتراوی MIT و دانش آموز تحصیلات تکمیلی شانون جانسون هستند.

خوشه های فلورسنت

برای اینکه فعالیت مولکولی در سلول قابل مشاهده باشد ، دانشمندان به طور معمول گزارشگران را با ترکیب پروتئینی که مولکول مورد نظر را با پروتئین درخشان حس می کند ، ایجاد می کنند. جانسون ، که همچنین یکی از اعضای مرکز درمان مولکولی یانگ-تانگ است ، گفت: “این شبیه روشی است که ردیاب دود احساس دود می کند و سپس نور را چشمک می زند.” پروتئین نورانی که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرد پروتئین فلورسنت سبز (GFP) است که بر اساس یک مولکول است که در اصل در یک چتر دریایی فلورسنت یافت می شود.

بویدن می گوید: “معمولاً یک زیست شناس می تواند همزمان یک یا دو رنگ را در میکروسکوپ ببیند و بسیاری از خبرنگاران در آنجا سبز هستند زیرا براساس پروتئین فلورسنت سبز است.” “آنچه تاکنون از دست رفته است ، توانایی دیدن بیش از چند مورد از این سیگنالها به طور هم زمان است.”

لینگو گفت: “همانطور که گوش دادن به صدای ساز ارکستر برای ارزیابی کامل یک سمفونی بسیار کافی نیست” ، گفت: “

محققان برای افزایش تعداد سیگنال هایی که می توانستند ببینند ، هدف قرار دادن سیگنال ها بر اساس مکان و نه رنگ آنها است. آنها گزارشگران موجود را اصلاح كردند تا باعث جمع شدن آنها در خوشه ها در نقاط مختلف سلول شوند. آنها این کار را با افزودن دو پپتید کوچک به هر گزارشگر انجام دادند ، که به خبرنگاران کمک کرد تا خوشه های جداگانه ای را در سلول ها تشکیل دهند.

“این مانند این است که گزارشگر X به آجر LEGO بسته شده و خبرنگار Z به تکه ای از K’NEX گره خورده است – فقط آجرهای LEGO بر روی آجرهای دیگر LEGO کلیک می کنند ، به این معنی که فقط گزارشگر X با تعداد بیشتری گروه بندی می شود از گزارشگر X ، “جانسون می گوید.

با استفاده از این روش ، هر سلول در صدها خوشه گزارشگر فلورسنت خاتمه می یابد. پس از اندازه گیری فعالیت هر خوشه در زیر میکروسکوپ ، بر اساس تغییر فلورسانس ، محققان می توانند با حفظ سلول و رنگ آمیزی مارکرهای پپتیدی که مخصوص هر گزارشگر است ، کدام مولکول را در هر خوشه اندازه گیری کنند. مارکرهای پپتیدی در سلول زنده نامرئی هستند ، اما پس از انجام تصویربرداری زنده می توان آنها را رنگ آمیزی و قابل مشاهده کرد. این به محققان اجازه می دهد تا سیگنال ها را برای مولکول های مختلف تشخیص دهند ، اگرچه همه آنها می توانند در یک سلول زنده با یک رنگ فلورس شوند.

با استفاده از این روش ، محققان نشان دادند که می توانند پنج سیگنال مولکولی مختلف را در یک سلول مشاهده کنند. برای نشان دادن سودمندی بالقوه این استراتژی ، آنها فعالیت سه مولکول را به طور موازی اندازه گیری کردند – کلسیم ، AMP حلقوی و پروتئین کیناز A (PKA). این مولکول ها یک شبکه سیگنالینگ را تشکیل می دهند که با عملکردهای مختلف سلولی در بدن مرتبط است. در نورون ها ، این نقش مهمی در تبدیل ورودی های کوتاه مدت (از سلول های عصبی به سمت زنجیره) به تغییرات طولانی مدت مانند تقویت اتصالات بین سلول های عصبی – فرایندی که برای یادگیری و شکل گیری خاطرات جدید لازم است ، دارد.

محققان با استفاده از این روش برای تصویربرداری از سلولهای عصبی هرمی در هیپوکامپ ، دو زیرجمعیت جدید را با پویایی متفاوت سیگنالینگ کلسیم شناسایی کردند. یک جمعیت واکنش های آهسته کلسیم را نشان می دهد. در جمعیت دیگر ، سلول های عصبی واکنش سریع تری به کلسیم دارند. آخرین جمعیت پاسخ PKA بیشتری داشتند. محققان معتقدند که این افزایش پاسخ می تواند به حفظ تغییرات پایدار در سلول های عصبی کمک کند.

شبکه های سیگنال تصویر

محققان در حال حاضر قصد دارند این روش را در حیوانات زنده آزمایش کنند تا نحوه ارتباط فعالیت های شبکه سیگنالینگ با رفتار و همچنین گسترش آن به انواع دیگر سلول ها مانند سلول های ایمنی را نیز بررسی کنند. این روش همچنین می تواند برای مقایسه الگوهای شبکه سیگنالینگ بین سلولهای بافتی سالم و بیمار مفید باشد.

در این مقاله ، محققان نشان می دهند که آنها می توانند همزمان پنج سیگنال مولکولی مختلف را ضبط کنند و با اصلاح استراتژی موجود ، معتقدند که می توانند به 16 برسند. با کار اضافی ، این تعداد می تواند به صدها نفر برسد.

بویدن می گوید: “این واقعاً می تواند به گشودن برخی از این س difficultالات دشوار در مورد چگونگی کارکرد قسمتهای سلول کمک کند.” “ما می توانیم دورانی را تصور کنیم که بتوانیم همه آنچه را که در یک سلول زنده اتفاق می افتد یا حداقل بخشی از آن مربوط به یادگیری یا بیماری یا درمان بیماری را مشاهده کنیم.”


رویکرد متمرکز برای تصویربرداری از فعالیت عصب در مغز


اطلاعات بیشتر:
قفس (2020) DOI: 10.1016 / j.cell.2020.10.035

اطلاعات مجله:
قفس

تهیه شده توسط موسسه فناوری ماساچوست

نقل قول: روش تصویربرداری “سمفونی فعالیتهای سلولی” را نشان می دهد (2020 ، 23 نوامبر) ، بازیابی شده در 23 نوامبر سال 2020 از https://phys.org/news/2020-11- تصویربرداری-روش-نمایش-سمفونی- تلفن همراه. html

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هر معامله عادلانه ای به منظور معاینه خصوصی یا تحقیق ، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تولید نیست. این محتوا فقط برای اطلاع رسانی ارائه شده است.




منبع: moshaverh-news.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*