Det är en häpnadsväckande inblick i detinre arbetet i hjärnan. De amerikanska forskarna använde fluorescerande proteiner från en manet för att lysa upp insidan av en nervcell i hjärnan och på så sätt fånga filmsekvenser som visar hur proteinerna, kroppens byggstenar, transporteras i cellen. I videon här kan de ses som svarta prickar som flyttar runt inuti cellen.
”Nu kan vi se det vi vet”
– Din hjärna plockas ner bit för bit och byggs ihop igen varje dag. Om en veckafrån idag, kommer din hjärna att bestå av helt andra proteiner än den gör idag. Den här videon visar processen. Vi har vetat att det sker, men nu kan vise när det sker, säger forskaren Don Arnold, på University of SouthernCalifornia.
Den nya bildtekniken användes för att kasta nytt ljus över hur proteinerdirigeras till en av de två typerna av avdelningar inuti en nervcell i hjärnan: axonet eller dendriter. Axonet är den del av cellen som ansvarar föratt sända ut elektriska signaler till andra celler i kroppen, medan dendriterna tar emotsignaler från andra celler.
– Det har varit känt i många decennier att proteiner dirigeras till den ena eller den andra avdelningen. Men vi kunde inte förstå hur den dirigeringen gick till förrän vi faktiskt kunde se när proteinerna rör sig till den ena avdelningeneller den andra, säger Sarmad Al -Bassam på USC, huvudförfattare tillstudien.
Mycket svårt att se
– Det är väldigt väldigt smått det här. Om en nervcell var så stor som globenskulle den kunna ha en nervtråd (axon) lika tjock som en trädgårdsslang som nådde till Barcelona och sedanförgrenade sig i norra Spanien. Samtidigt skulle den ha andra nervtrådar,dendriter som täckte hela Storstockholm, säger LarsOlson, professor i neurobiologi på Karolinska Institutet.
För att proteiner snabbt ska kunna transporteras runt i kroppen så får de lift de med vesikler – mycket små blåsor somfärdas fram och tillbaka i axonet. Man kan jämföra dem med mikroskopiska lastbilar som nervcellen laddar med olika proteiner och skickar ut med olika uppgifter i kroppen, på små motorvägar inuti axonet.
– De sänds ut med proteiner till de yttersta ändarna av nervcellensnervtrådar och samlar även upp information därute, som transporteras tillbaka till dendriterna i nervcskroppen. Det som är nytt här är att forskarna kan visa den sorteringsmekanism som finns i mynningen till axonet. I videon kan vi se hur blåsorna med proteiner som ska till en dendrit stannar upp ett tag om de istället råkar komma till axonet och sedan vänder för att hitta rätt. Det är inte blåsorna som vet vart de ska utan det är den här ”silen” i axonet som avgör vilket protein som ska få komma igenom spärren ochfortsätta ut i axonet, säger Lars Olson.
Ny förståelse för hjärnans utveckling
Genom att använda det fluorescerande proteinet GFP (green fluorescent protein) från maneter har forskare kunnat märka upp och se proteiner inuti celler, inklusive hjärnceller, sen mitten av 90-talet. År 2008 fick tre forskare ta emot nobelpriset för upptäckten och utvecklingen av GFP.
Men problemet när man lyst upp proteinernas vägar på det här sättet har varit att det finns flera överlappande vägar i cellen, vilket gör det svårt att se proteinernas rörelser i en enda cell. I den här nya forskningen löste man det genom en ny teknik där man lyckades ladda ettstort antal blåsor med samma protein och få dem att börja sin vandring i cellensamtidigt genom att först dämma upp systemet. Blåsorna laddade forskarna dels med proteiner, som antingen skulle till dendriter eller till axonet, och dels med GFP. Och när man sedan släppte fördämningen, med hjälp av ett speciellt protein, kunde man lättare följa den här samlade mängden blåsor och proteiner, och hur sorteringsmekanismen gick till just där axonet utgår frånnervcellkroppen.
Enligt forskarna kan den här nya inblicken leda till bättre förståelse för hur vår hjärna fungerar.
– Det här är överraskande resultat. Forskarna har här på ett elegant sätt visat hur proteinerna rör sig i en nervcell och sorteras in i – eller bort från – axonet. Det kan även öka förståelsen för hur sjukdomar skadar nervceller, säger Lars Olson.