Складена неймовірно складна модель, що демонструє 300 тисяч молекул білків, що забезпечують функціонування єдиного синапсу
Всім відомо, що основу "сірої речовини" головного мозку складають нейрони і синапси. Якщо нейрони служать для зберігання і обробки інформації, то синапси виступають в якості "провідників", за яким сигнали проходять від одного нейрона до іншого, подібно до того, як електричні сигнали проходять по металевих провідниках. Головний мозок людини налічує трильйонів синапсів, які формують нашу пам'ять, за рахунок формування яких людина здатна накопичувати досвід і набувати навички. І нещодавно вчені створили детальну тривимірну модель єдиного синапсу, що має молекулярний рівень деталізації і налічує 300 тисяч молекул білків, задіяних у функціонуванні самого синапсу.
Синапс чим-то схожий на два причали, розташовані на різних берегах річки, через яку здійснюється інтенсивний рух. В якості переміщуються по "річці" синапсу вантажів виступають певні хімічні сполуки, звані нейротрансмітером. На причалах" синапсу молекули нейротрансмітерів упаковуються в спеціальні білкові оболонки і переправляються на інший бік за допомогою складних біохімічних процесів. До складу синапсу входить близько тисячі різних білків, і кожен тип білка задіяний у виконанні певних функцій з передачі сигналів.
Вчені провели ретельні дослідження транспортної системи синапсу, результати яких були опубліковані в одному з останніх випусків журналу Science. Взявши за зразок синапс нервової тканини мозку щура, вчені використовували безліч різних методів для ідентифікації, визначення місця розташування і з'ясування функції білка кожного типу. Це призвело до того, що створена ними модель стала неймовірно складною, налічуючи в середньому 300 тисяч молекул білків різних типів.
Потім учені відстежили процес перетворення молекул деяких білків у так звані синаптичні пухирці, які являють собою крихітні контейнери, заповнені нейротрансмітером. Ці бульбашки, досягнувши необхідного розташування в синапсі, розпадаються, випускають назовні молекули неротрасмиттеров і повторно використовуються для створення нових транспортних контейнерів.
На наведеному відеоролику різні типи білків виділені різними кольорами. Анімація, представляє молекулярну модель синапсу, починається з великого плану, на якому видно закінчення синапсу, де червоним кольором виділена так звана активна зона, зона, де відбуваються процеси упаковки та вивільнення нейротрансмітерів. Приблизно на 55-й секунді перспектива переключається на внутрішній інтер'єр" синапсу, де можна побачити сферичні синаптичні пухирці і неймовірно складні білкові "механізми" забезпечують упаковку, транспортування і розпакування контейнерів, що містять нейротрансмітери. Але найдивовижнішим є те, що всі представлене на моделі простір має розміри всього 40 нанометрів, що в 2500 разів менша товщини звичайного аркуша паперу.
І на закінчення хочеться порадити вам включити повноекранний HD-режим під час перегляду відеоролика для того, щоб можна було оцінити всю складність моделі і розглянути всю структуру синапсу в найдрібніших подробицях.