Protein Reseptor Pelacak Mampu Ungkap Dasar Molekuler dari Memori Ingatan

Neuron dalam sistem saraf kita “berbicara” satu sama lain dengan mengirim dan menerima pesan kimiawi yang disebut neurotransmiter. Komunikasi ini difasilitasi oleh protein membran sel yang disebut reseptor, yang mengambil neurotransmiter dan menyampaikannya ke seluruh sel. Dalam studi terbaru yang diterbitkan di Nature Communications, para ilmuwan dari Jepang melaporkan temuan mereka tentang dinamika reseptor, yang memungkinkan pemahaman tentang proses pembentukan dan pembelajaran memori.

Gambar: news.harvard.edu

Pengaturan pergerakan reseptor dan lokalisasi di dalam neuron penting untuk plastisitas sinaptik, sebuah proses penting dalam sistem saraf pusat. Jenis reseptor glutamat tertentu, yang dikenal sebagai reseptor glutamat tipe AMPA (AMPAR), mengalami siklus “perdagangan” yang konstan, berputar masuk dan keluar dari membran saraf. “Regulasi yang tepat dari proses ‘perdagangan’ ini terkait dengan pembelajaran, pembentukan memori, dan perkembangan di sirkuit saraf,” kata Profesor Shigeki Kiyonaka dari Universitas Nagoya, Jepang, yang memimpin studi tersebut.

Meskipun metode untuk menganalisis perdagangan AMPAR tersedia banyak sekali, masing-masing memiliki keterbatasan. Pendekatan biokimia termasuk “menandai” protein reseptor dengan biotin (vitamin B). Namun, ini membutuhkan pemurnian protein setelah penandaan, yang menghalangi analisis kuantitatif. Metode lain yang melibatkan produksi protein reseptor “fusi” yang diberi label dengan protein fluoresen dapat mengganggu proses perdagangan itu sendiri. “Dalam kebanyakan kasus, metode ini sangat bergantung pada ekspresi berlebih subunit target. Namun, ekspresi berlebih dari subunit reseptor tunggal dapat mengganggu lokalisasi dan / atau perdagangan reseptor asli di neuron,” jelas Prof. Kiyonaka.

Untuk itu, para peneliti dari Universitas Nagoya, Universitas Kyoto, dan Universitas Keio mengembangkan reagen selektif AMPAR (agen kimia yang menyebabkan reaksi) yang memungkinkan mereka untuk memberi label AMPAR dengan probe kimia dalam neuron yang dikultur secara dua langkah, menggabungkan afinitas. pelabelan berbasis dengan reaksi biokompatibel. Metode baru, seperti yang diantisipasi oleh Prof Kiyonaka, terbukti lebih unggul dari yang konvensional: metode ini memungkinkan para ilmuwan untuk menganalisis perdagangan reseptor dalam periode yang lebih pendek maupun lebih lama (lebih dari 120 jam) dan tidak memerlukan langkah-langkah pemurnian ekstra setelah pelabelan.

Analisis tim menunjukkan konsentrasi AMPAR tiga kali lipat lebih tinggi pada sinapsis dibandingkan dengan dendrit serta waktu paruh 33 jam di neuron. Selain itu, para ilmuwan menggunakan teknik ini untuk memberi label dan menganalisis perdagangan reseptor glutamat tipe NMDA (NMDAR), dan memperoleh waktu paruh 22 jam di neuron. Menariknya, kedua nilai waktu paruh secara signifikan lebih lama daripada yang dilaporkan dalam HEK293T (garis sel ginjal). Para peneliti menghubungkan ini dengan pembentukan kompleks protein reseptor glutamat besar dan – dalam kasus AMPAR – perbedaan dalam tingkat fosforilasi.

Tim sangat antusias dengan implikasi potensial dari temuan mereka. “Metode kami dapat berkontribusi pada pemahaman kami tentang peran fisiologis dan patofisiologis perdagangan reseptor glutamat di neuron. Ini, pada gilirannya, dapat membantu kami memahami mekanisme molekuler yang mendasari pembentukan memori dan proses pembelajaran,” kata Prof. Kiyonaka.

Studi ini memberikan pandangan lebih dekat – dan membawa kita selangkah lebih dekat untuk menguraikan – proses memori dan pembelajaran di tingkat molekuler.

Artikel yang Direkomendasikan