Labmedya - Laboratuvar ve Sağlık Gazetesi

Belirli genetik hastalıklar için yeni ilaçların hedeflenebileceği iyon kanalının belirli bir bölümünü tanımladılar. Beynin süper güçlerinden biri geçmiş deneyimlerden öğrenme ve anılar oluşturma yeteneğidir. Bu hayati süreçler beyindeki nöronlar arasındaki bağlantıların yeniden şekillendirilmesine bağlıdır. Sinaps adı verilen sinir bağlantıları, yaşam boyunca beyin belirli bir anlamda hücresel düzeyde sürekli olarak yeniden şekillendirilecek şekilde güçlenir veya zayıflar. Bu olguya sinaptik plastisite denir.

Sinir sisteminde sinaptik plastisiteye katkıda bulunan birkaç süreç vardır. Bu süreçlerden biri, Linköping Üniversitesi'ndeki araştırmacıların uzun zamandır ilgisini çeken kalsiyum iyon kanalları adı verilen bir molekül türüyle ilgilidir. Bu iyon kanalı moleküllerinin gizli hayatlarını ortaya çıkarmak istiyorum. Kalsiyum iyon kanallarının vücutta çok önemli işlevleri vardır ; açılıp kapanarak, diğer şeylerin yanı sıra sinirden sinire sinyallemeyi düzenlerler. Ancak bunun ötesinde, bu moleküllerin kendilerine ait bir tür hafızaları da vardır ve önceki sinir sinyallerini hatırlayabilirler, diyor LiU’daki Biyomedikal ve Klinik Bilimler Bölümü’nde doçent olan ve çalışmaya liderlik eden Antonios Pantazis.

Bu çalışmanın odak noktası, beyindeki en yaygın kalsiyum iyon kanalı olan CaV2.1 kanalı olan belirli bir iyon kanalı türüydü. İyon kanalı, nöronun en sonundaki sinapsta yer alır. Bir elektrik sinyali nöronun içinden geçtiğinde, iyon kanalı açılır ve sinapstaki alıcı nörona doğru nörotransmitterin salınmasına yol açan bir süreci harekete geçirir. Bu şekilde, CaV2.1 kanalları sinaptik, nöron-nöron iletişiminin bekçileridir. Uzun süreli elektriksel aktivite, açılabilen CaV2.1 kanallarının sayısını azaltır ve bu da daha az verici salınımına neden olur, böylece alıcı nöron daha zayıf bir mesaj alır. Sanki kanallar önceki sinyalleri ‘hatırlayabilir’ ve bunu yaparken kendilerini sonraki sinyaller tarafından açılmaya müsait hale getiremezler. Bunun moleküler düzeyde nasıl çalıştığı şimdiye kadar bilim insanları tarafından bilinmiyordu.

Linköping araştırmacıları artık iyon kanalının nasıl ‘hatırlayabildiğine’ dair bir mekanizma keşfettiler. Kanal, elektrik sinyallerine yanıt olarak birbirlerine göre hareket edebilen, birbiriyle bağlantılı birkaç parçadan oluşan büyük bir moleküldür. İyon kanalının, bir elektrik sinyalinin gücüne ve süresine bağlı olarak yaklaşık 200 farklı şekil alabildiğini keşfettiler ; çok karmaşık bir moleküler makinedir. Antonios Pantazis, « Sürekli elektriksel sinir sinyali sırasında molekülün önemli bir kısmının kanal kapısından ayrıldığına inanıyoruz, tıpkı bir arabadaki debriyajın motor ile tekerlekler arasındaki bağlantıyı koparması gibi. İyon kanalı daha sonra artık açılamaz. Yeterince uzun bir süre boyunca yüzlerce sinyal meydana geldiğinde, çoğu kanalı birkaç saniyeliğine bu ‘debriyajsız bellek durumuna’ dönüştürebilirler » diyor.

İyon kanalı sadece birkaç saniye ‘hatırlayabiliyorsa’, bu yaşam boyu öğrenmeye nasıl katkıda bulunur ? İyon kanallarındaki bu tür kolektif hafıza zamanla birikebilir ve iki nöron arasındaki iletişimi azaltabilir. Bu daha sonra alıcı nöronlarda saatler veya günler süren değişikliklere yol açar. Sonunda, zayıflamış sinapsların ortadan kalkması gibi beyinde çok daha uzun ömürlü değişikliklere yol açar. Antonios Pantazis, “Bu şekilde, tek bir molekülde birkaç saniye süren bir ‘hafıza’, bir kişinin ömür boyu sürecek hafızasına küçük bir katkı sağlayabilir” diyor.

Bu kalsiyum iyon kanallarının nasıl çalıştığına dair artan bilgi, uzun vadede belirli hastalıkların tedavisine katkıda bulunabilir. CaV2.1 kanalını üreten genin, CACNA1A, birçok varyantı vardır ve bunlar, genellikle ailelerde görülen nadir ancak ciddi nörolojik hastalıklarla bağlantılıdır. Bunlara karşı ilaçlar geliştirmek için, büyük iyon kanalının hangi bölümünü etkilemek istediğinizi ve aktivitesinin hangi şekilde değiştirilmesi gerektiğini bilmeniz yardımcı olur. Antonios Pantazis, “Çalışmamız, yeni ilaçlar geliştirilirken proteinin hangi kısmının hedeflenmesi gerektiğini belirliyor” diyor.

Kaynakça : https://www.lab-worldwide.com/molecular-memory-brains-ion-channels-lifelong-memories-a-c9dd77112203572b92b740dbec43d727/