در نورون ها برجستگی‌هایی که معمولاً نادیده گرفته می‌شوند به نام مژک‌های اولیه حاوی اتصالات ویژه‌ای هستند که به عنوان میانبری برای ارسال سریع سیگنال‌ها و مستقیماً به هسته سلول عمل می‌کنند و تغییراتی را در کروماتین سلول ایجاد می‌کنند که کروموزوم‌ها را تشکیل می‌دهد.

دیوید کلافام، رهبر ارشد گروه جانلیا، که تیمش رهبری تحقیق جدید منتشر شده در سِل Cell را بر عهده داشت، می‌گوید:این سیناپس ویژه نشان‌دهنده راهی ست برای تغییر آنچه در هسته رونویسی یا ساخته می‌شود و کل برنامه‌ها را تغییر می‌دهد.

او افزود اثرات در سلول کوتاه مدت نیستند و برخی می‌توانند بلند مدت باشند.سیناپس‌ها بین آکسون یک نورون و دندریت نورون‌های دیگر به خوبی شناخته شده اند، اما هرگز بین آکسون نورون و مژک اولیه مشاهده نشده اند.

میکروسکوپ‌های با وضوح بالا و ابزار‌های خلاقانه به محققان این امکان را داد تا به عمق سلول و مژک‌ها نگاه کنند تا سیناپس، آبشار سیگنال‌دهی داخل سلول و تغییرات هسته را مشاهده کنند.

کشف سیناپس مژگانی می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا درک بهتری از نحوه انتقال تغییرات طولانی مدت در سلول‌ها داشته باشند.

کلافام می‌گوید: مژک‌ها که از داخل سلول، نزدیک هسته، به بیرون گسترش می‌یابند، می‌توانند راهی سریع‌تر و انتخابی‌تر برای سلول‌ها جهت انجام این تغییرات طولانی‌مدت فراهم کنند.

تقریباً هر سلول در بدن ما یک مژک اولیه دارد که احتمالاً بقایایی از اجداد تک سلولی ما است.گیرنده‌های تشخیص دهنده سیگنال، نقش مهمی در تقسیم سلولی ایفا می‌کنند.برخی از مژک‌ها، مانند آن‌هایی که در ریه‌های ما یا دم روی اسپرم قرار دارند، در مراحل بعدی زندگی نیز وظایف مهمی را انجام می‌دهند.

با این حال، مشخص نبود که چرا سلول‌های دیگر بدن ما، از جمله نورون‌ها، این برجستگی مو مانند و به اندازه باکتری را تا بلوغ حفظ کرده‌اند.دانشمندان تا حد زیادی این مژک‌ها را نادیده گرفته بودند، زیرا دیدن آن‌ها با تکنیک‌های تصویربرداری سنتی دشوار بود. اما اخیراً ابزار‌های تصویربرداری بهتر باعث توجه به این زائده‌های کوچک شده است.

شو هسین شواولین نویسنده مطاله اذعان می‌کند، با وجود اینکه به عنوان یک عصب شناس و آسیب شناس عصبی آموزش دیده است، او فقط به عنوان یک فوق دکتری در آزمایشگاه Clapham در مورد مژک روی نورون‌ها یاد گرفته است، اما تصمیم گرفت نگاهی بهتر به اندامک بافت مغز بیندازد تا ببیند چه چیزی ممکن است بیاموزد.

شئو از تخصص خود در میکروسکوپ الکترونی اسکن پرتو یونی متمرکز یا FIB-SEM استفاده کرد تا به خوبی به مژک‌ها نگاه کند.
میکروسکوپ پرقدرت به تیم اجازه داد تا ببیند که یک ارتباط یا سیناپس بین آکسون نورون و مژک بیرون زده خارج از بدن سلولی وجود دارد.

ویژگی‌های ساختاری این اتصالات شبیه آن‌هایی است که در سیناپس‌های شناخته شده یافت می‌شوند و باعث می‌شوند که این اتصالات را سیناپس «آکسون_سیلیوم» یا سیناپس «آکسون_سیلیاری» بنامند.

سپس، این تیم حسگر‌های زیستی و ابزار‌های شیمیایی جدیدی را برای مطالعه عملکرد این ساختار تازه کشف شده توسعه دادند.
محققان همچنین از یک روش تصویربرداری نوظهور_تصویربرداری طول عمر فلورسانس (FLIM) _برای اندازه‌گیری بهتر رویداد‌های بیوشیمیایی داخل مژک استفاده کردند.

شو می‌گوید: با استفاده از این ابزار‌ها و خصوصا FLIM تیم توانست گام به گام نشان دهد که چگونه انتقال دهنده عصبی سروتونین از آکسون بر روی گیرنده‌های مژک آزاد می‌شود.این اتفاق باعث ایجاد یک آبشار سیگنالی می‌شود که ساختار کروماتین را باز می‌کند و اجازه می‌دهد تا مواد ژنومی در هسته سلول را تغییر دهد.

به گفته محققان، از آنجایی که سیگنال‌های ارسال شده از سیناپس مژگانی تغییراتی را در مواد ژنومی در هسته ایجاد می‌کنند، احتمالاً مسئول تغییرات طولانی‌مدت در نورون‌ها نسبت به سیگنال‌های ارسال شده از آکسون‌ها به دندریت‌ها هستند.

این تغییرات بسته به پروتئین‌هایی که کروماتین کدگذاری می‌کند، می‌تواند از ساعت‌ها تا روز‌ها تا سال‌ها ادامه داشته باشد.پژوهش جدید به طور خاص گیرنده‌های سروتونین را مورد بررسی قرار داد، یک انتقال دهنده عصبی گسترده در مغز که نقش مهمی در هوشیاری، حافظه و ترس دارد.

حداقل ۷ تا ۱۰ گیرنده دیگر روی مژک برای انتقال دهنده‌های عصبی مختلف وجود دارد که اکنون باید بررسی شوند.در حقیقت، درک بهتر نقش این سیناپس‌ها و گیرنده‌های مژگانی می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا دارو‌های انتخابی بیشتری تولید کنند. دارو‌هایی که ناقل‌های سروتونین را هدف قرار می‌دهند برای درمان افسردگی استفاده می‌شوند، در حالی که سروتونین نیز با چرخه خواب و بیداری ما مرتبط است.

کلافام می‌گوید: هر چیزی که در مورد زیست شناسی می‌آموزیم ممکن است برای مردم مفید باشد تا زندگی بهتری داشته باشند. اگر بتوانید بفهمید که زیست شناسی چگونه کار می‌کند، می‌توانید مسائل را اصلاح کنید.

منبع: سایت مدیکال اکسپرس منتشره از موسسه پزشکی هوارد هیوز