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徠卡顯微鏡超分辨率顯微鏡幫助創造一個突觸的首款3D模型

2014-07-02  發布者:admin 

 突觸是信息的允許,使AG亚游集团的大腦工作流的腦神經細胞之間的聯係人。然而,這些高度複雜的結構的分子體係結構一直到現在為止未知。哥廷根,由 DFG 科研中心和卓越納米顯微鏡群集和分子生理學的大腦 (CNMPB) 的醫療中心哥廷根大學,教授西爾維奧 · O.芮所領導的研究小組設法確定的拷貝數和所有重要的第一次一個突觸的構建基塊的位置。這使他們能夠重建一個突觸的第一個科學準確 3D 模型。這一努力取得了可能隻能通過電子顯微鏡、 超分辨光鏡 (STED)、 質譜分析和定量生物化學專家協作從 UMG,生物化學,哥廷根,馬克斯 · 普朗克研究所和萊布尼茲研究所分子藥理學,柏林。

 

在神經科學中新的和未被發現的土地

教授芮,出版物的資深作者說:"這一個突觸的三維模型的神經學家,開辟一個新的世界"。特別是構建基塊的分布和數量長期以來一直未知、 未被發現的土地。提出了一種由芮黎真教授和他的團隊現在的模型顯示幾個成百上千的個別蛋白質在正確的拷貝數和它們的確切神經胞內定位。

"新模型顯示,第一次,所需的不同的過程發生在突觸,廣泛不同數量的蛋白質"說博士本傑明 G.威廉,出版物的第一作者。新的研究結果揭示: 參與發行的信使物質 (神經遞質) 從所謂的突觸小泡的蛋白目前在突觸每達 26,000 份。另一方麵,參與相反的過程,回收的突觸小泡蛋白是目前隻有 1,000 4,000 副本每突觸中。

這些詳細信息幫助解決在神經科學中的持久爭論: 如何許多突觸小泡突觸內的可以同時使用?很顯然,足夠多的蛋白質都存在以確保囊泡釋放,但小泡循環利用蛋白質是足夠的所有在突觸囊泡的唯一 7 — — 11%。這意味著,絕大多數在突觸小泡不能同時使用。

突觸 — — 視頻動畫的 3D 模型

從獲得的數據進行可視化突觸的結構和蛋白質分布已創建令人印象深刻的視頻動畫:

 

神經學家的參考模型

最重要的見解的新模型揭示了,然而是拷貝數的蛋白質參與了同樣的過程規模驚人高的程度。單元格的構造塊是緊密的協調,以配合數,相當於一種高效的機械在一起。這是一個非常令人吃驚的發現,它仍然是完全不清楚該單元格如何管理協調拷貝數的蛋白質如此密切參與相同的過程。

新的模型將作為參考源的神經學家的所有專業在未來,並將支持未來的研究,因為蛋白質的拷貝數可以是他們的相關性的重要指標。但由芮黎真教授領導的研究小組並不打算就此打住:"AG亚游集团最終的目標是重建整個神經單元格"。結合功能研究蛋白質間相互作用的個體這將可以用來模擬細胞功能在未來 — —"虛擬細胞"的創作。

圖 1: 芮的實驗室的團隊。
 

醫學研究的新機會

他的方法,研究神經細胞的分子解剖,教授芮已經授予 ERC 合並器格蘭特 2013年。"教授芮的調查結果是壯觀的",說教授博士 Heyo 赫,議長 UMG 董事會和醫學係的係主任。"這個高度精確的突觸模型會提供完全新的醫學研究的可能性。這是另一個示例,演示在哥廷根大學醫療中心提供有吸引力的條件,為國際頂級研究。教授 Mathias Bähr 的 CNMPB 揚聲器,一個說:"AG亚游集团都很興奮教授芮成功地完成這個項目這麽快。這項研究的重大進展的健康的細胞神經蛋白分布與在AG亚游集团一般的理解。在未來,這些研究結果將有助於識別異常的神經退行性疾病,如帕金森病神經解剖學"。


該項目是由歐洲研究理事會 (ERC) 和德意誌研究聯合會 (DFG) 資助的。成果已經發表在著名的科學雜誌科學 5 月 30 日th2014.突出的影響這項工作,提出的模型已被選為各自一期科學 》 雜誌的封麵.



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