کوی دانش - kooy

نحوه مستقر شدن نورن های تحریک شده با آشکار شدن ساختار کانال یونی

نحوه مستقر شدن نورن های تحریک شده با آشکار شدن ساختار کانال یونی
15 مهر
12:15 1394
برخی نورون های موجود درون مغز ظرف هر ثانیه صدها سیگنال را از خود منتشر می کنند و بعد از چنین افزایش عملکردی، بایستی استراحت کرده و ساکن شوند. در حقیقت این تحریک افراطیِ سلولهای مزبور، حالتیست که بالقوه می تواند حملات صرعی شدید و مشکلات دیگری را در پی داشته باشد. نوع خاصی از کانال یونی به آرام سازی نورون ها کمک کرده و به این ترتیب از بوجود آمدن این مشکلات جلوگیری می کند.

تصویر فوق: پروتئین بزرگ منفردی که کانال SLO2.2 را می سازد، دارای تقارن 4 لایه است و در تصویر بالا از نمای عرضی نشان داده شده است. پتاسیم برای خارج شدن از سلول بایستی ابتدا از میان حلقه راهگاهی عبور نماید.

تحقیقاتی که اخیرا توسط دانشمندان دانشگاه راکفلر و همکارانشان به انجام رسیده است جزئیات ساختار این کانال را که Slo2.2 نام دارد و بینش هایی را در مورد نحوه کارکرد آن در دسترس می گذارد.

رودریک مک کینون، استاد دانشگاه جان دی راکفلر، مدیر لابراتوار بیوفیزیک و نوروبیولوژی مولکولی و محقق انستیتوی پزشکی هاوارد هیوز که نویسندگی این مطالعه را به عهده داشته است می گوید: "Slo2.2 با آزادسازی یون های پتاسیمی دارای بار مثبت که با نرخ سریع و غیرعادی هم جریان پیدا می کنند، به نورون های خاصی کمک می کند تا به وضعیت ثبات اولیه خود بازگردند. با این حال، اطلاعات در مورد نحوه باز و بسته شدن این کانال خاص بسیار اندک می باشد، چه برسد به  نحوه هدایت پتاسیم آنهم با چنین نرخ بالایی."

 مک کینون اضافه می کند: "ساختار کانال را در وضعیت غیرفعال و بسته آن تعیین کردیم که خود گام مهمی به سوی شناخت مکانیسمی مورد استفاده کانال  برای مشارکت در عملکرد عادی نورون ها در مغز و جاهای دیگر است." تحقیق یاد شده به تازگی در ژورنال نیچر منتشر شده است.

سیگنال هایی که به کار انتقال اطلاعات در سیستم عصبی می پردازند توسط اتم های دارای بار الکتریکی تولید می شوند که به داخل نورون و خارج از آن رفت و آمد می کنند. نوعا وقتی نورونی تحریک می شود، سدیم دارای بار مثبت به درون سلول هجوم برده و یک پالس فعالیت الکتریکی را تولید می کند که هنگام خارج شدن پتاسیم بار مثبت، فروکش می کند.

 در برخی شرایط  خاص، باید تکانه های الکتریکی در سیستم عصبی با فرکانس بالا منتقل شوند. اما اگر فرکانس بالا به مدت زمان طولانی صادر شود این امر می تواند منتهی به فعالیت الکتریکی خارج از کنترل شود که در صرع مشاهده می گردد و آسیب دیدگی سلول ها را در پی خواهد داشت. به همین خاطر مکانیسم هایی برای تدبیر ترمز محافظتی در برابر این روند تعبیه شده است. کانال Slo2.2 نیز چنین مکانیسم محافظتی را دربرمی گیرد.

 کانال یونی Slo2.2 در پاسخ به سدیمی که طی تکانه های الکتریکی وارد سلول می گردد باز می شود و به پتاسیم امکان خروج از سلول را می دهد، بنابراین حالت الکتریکی داخلی سلول بازیابی می شود. هرچند کانال مزبور تنها کانالی نیست که پتاسیم  از طریق آن عبور و مرور می نماید، اما در قیاس با بیشتر کانال های پتاسیمی دیگر، یون هایی که از کانال Slo2.2 عبور می نماید دارای سرعتی ده برابر می باشند.

جهش در ژن هایی که Slo2.2 را کدبندی می کند با ناتوانایی های ذهنی و صرع مرتبط می باشد. محققان لابراتوار مک کینون به مدت تقریبا یک دهه مشغول رمزگشایی از ساختار کانال یونی به منظور شناخت بهتر از نحوه عملکرد آن تحت شرایط عادی و بیماری بوده اند.

ریچارد هایت نویسنده اول مطالعه مزبور که دانشجوی فوق دکتری در لابراتوار مک کینون می باشد، وظیفه  متبلورسازی پروتئین را به هدف ترسیم نقشه تمام اتم های آن به عهده گرفت. ساختار برخی از پروتئین ها را می توان با استفاده از روشی به نام رسم بلوری اشعه ایکس تعیین نمود که در آن پرتوهای ایکس انرژی بالا به پروتئین متبلورشده شلیک می شوند و بعد از برخورد و بازگشتن از مولکول های موجود داخل کریستال، الگویی تولیدی به این طریق تعیین می شود.

اما پروتئین Slo2.2 در برابر متبلورشدن مقاومت کرد، که احتمالا به خاطر اندازه بزرگ آن بوده است، در نتیجه هایت تصمیم به امتحان یک راهبردِ زیست شناسی ساختاریِ نوین، به نام میکروسکوپ الکترونی ابررساناها یا (EM) گرفت.

 Cryo-EM  تکنیکی است که در آن مولکول به جای بدل شدن به بلور، در جهات تصادفی بی شماری به سرعت فریز می شود. هایت با بهره گیری از حدود 25 هزار تصویر مستقل از کانال Slo2.2 اقدام به انجام محاسباتی خاص نمود، هر کدام از تصاویر یاد شده پرسپکتیو متفاوتی از کانال مورد اشاره را نشان می دادند و با بهره گرفتن از آنها مدل سه بعدی از شکل مولکول بدست آمد.

ظرف یک سال، محققان موفق به پی بردن به ساختار کلی کانال Slo2.2 در حالت بسته آن شدند. این کانال دارای تقارن 4 لایه است. داخل سلول، جایی که مسیر یون پتاسیمی آغاز می شود، دو تنظیم کننده غالب (از هر یک از چهار واحد زیرمجموعه) وجود دارد که حلقه درگاهی را شکل می دهد، که بایستی برای عبورِ پتاسیم باز شود. این حلقه به نوبه خود قیف عظیمی را خلق می کند، بدان معنا که وقتی کانال بسته است، نوک قیف بلوکه می شود.

با انجام کشف یادشده محققان توانستند نحوه هدایت یون ها با این سرعت بالا را توسط کانال Slo2.2 متوجه شوند. وقتی محققان نقشه بارهای الکتریکی را که از روی سطح کانال عبور می کنند ترسیم کردند دریافتند که قیف بار منفی قدرتمندی دارد و به جذب پتاسیم بار مثبت می پردازد و استخری از یون های در انتظار خروج را ایجاد می نماید که منتظر باز شدن حلقه درگاهی هستند.

وقتی یونی از حلقه عبور می نماید، از غشای سلولی، از طریق بخشی از پروتئین که فیلتر گزینشی نامیده می شود و تنها به پتاسیم امکان عبور می دهد، رد می شود.

هایت ادامه می دهد: "ساختار جدید افزون بر آنکه بینش جدیدی را در مورد پیکربندی اساسی این کانال در اختیارمان قرار می دهد، در شناخت نحوه کاهش بار داخلی نورن توسط کانال Slo2.2 و بازگشت آن به وضعیت ایستای خود نیز مفید است. مرحله بعدی تعیین ساختار Slo2.2 به هنگام باز بودن است که با استفاده از آن می توان شیوه برانگیختن  کانال به واسطه ورود سدیم و باز شدن کانال و دادن اجازه عبور به سدیم را شرح داد."

کلمات کلیدی

اشتراک

درباره نویسنده

هنگامه خوش خلق

هنگامه خوش خلق

اینجانب فعالیت خود را به عنوان مترجم از سال 88 و با همکاری با انتشارات طاهریان آغاز کردم .و سپس به عنوان کارمند مترجم با شرکت های مختلفی همکاری داشته ام . در این میان لازم به ذکر است که فعالیت های اینجانب علاوه بر ترجمه کتاب (در آخرین مورد نشر آوند دانش)شامل ترجمه مقالات ، همکاری به عنوان مترجم شفاهی در دوره ها و سمینارهای مختلف و کار به عنوان مسئول مکاتبات و مکالمات خارجی شرکت توسعه اطلاعات بوده است .علاوه بر زبان انگلیسی ، آشنایی متوسط با زبان های اسپانیولی و ترکی استانبولی را نیز دارا می باشم .

 

شما اولین نفری باشید که برای این خبر نظر میدهد
تصویر امنیتی



عبارت در تصویر را وارد کنید


مغز انسان برای حس کردن جهان پیرامونی از محاسبات بهره می گیرد

مغز انسان برای حس کردن جهان پیرامونی از محاسبات بهره می گیرد

شاید باور این موضوع برای افرادی که همیشه با ریاضیات مشکل داشتند سخت باشد که مغز انسان بدون اینکه خودِ فرد متوجه باشد بصورت دائمی مشغول انجام حجم گسترده ای از انواع محاسبات است و اتفاقاً اینکار را بسیار خوب هم انجام می دهد. شاهد این مدعا از دانشگاه پرینستون رسیده است. در یک مطالعه جدید محققان این دانشگاه نشان دادند که چگونه مغز ما انسانها، تمامی داده های بدست آمده از محیط اطراف را که توسط حواس مختلف جمع آوری شده است ترکیب می کند تا به یک ارزیابی نهایی از وضعیت برسد که به اخذ تصمیم ها و نوع رفتارهای ما منجر می شود. این موضوع به اینجا هم ختم نمی شود و اگر در طی این فرآیند داده های جدیدی وارد شوند، مغز انسان با انعطاف پذیری حیرت انگیزی آنها را در محاسبات خود وارد کرده و حتی نتیجه محاسبات را تغییر می دهد. برای بررسی بیشتر این موضوع با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
کاربرد گرافن به عنوان میکسر فرکانس

کاربرد گرافن به عنوان میکسر فرکانس

یک پروفسور، یک محقق فوق دکترا و یک دانشجوی ارشد بر روی ترامپولین (تشک پرش) پریدند! جمله فوق یک مزاح نیست بلکه آغازی برای توضیح تحقیقات جدید بر روی ماده شگفت انگیز گرافن است. گروهی به سرپرستی روبرتو د آلبا، دانشجوی ارشد فیزیک و Jeevak Parpia پروفسور و رئیس دپارتمان فیزیک، مقاله ای در Nature Nanotechnology راجع به کاربردهای دیگر برای این ماده روان، بسیار قوی و بسیار سبک منتشر کرده اند. در این تحقیق قابلیت استفاده از «تنش گرافن» بعنوان نوعی واسطه بین حالت های ارتعاشی که اجازه انتقال مستقیم انرژی از یک فرکانس به فرکانس دیگر را می دهد، نمایش داده شده است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
اولین شواهد از همنوع خواری نئاندرتال ها در شمال اروپا

اولین شواهد از همنوع خواری نئاندرتال ها در شمال اروپا

وجود آثار و بقایای نئاندرتال ها در مناطقی که در بالای عرض 50 درجه شمالی قرار داشته باشند بسیار کم است و تا کنون نیز فقط در دو نقطه این شواهد بدست آمده است. یکی در منطقه فلدهافر آلمان و دیگری در اسپای بلژیک. مطالعه جدیدی که توسط دکتر هلن راجیر با همکاری آسیر گومژ اولیوینسا از UPV/EHU انجام گرفت باعث کشف بیشترین تعدادِ بقایای کشف شده از نئاندرتال ها در مناطق شمالی اروپا شد. در این مجموعه 5 تایی، بقایای اسکلتی 4 نوجوان (بالغ) و یک کودک به چشم می خورد که در منطقه Troisième caverne در گویت بلژیک کشف شده اند.

مطالعه متن کامل
تعیین محدودیت های موجود برای ساخت شنل نامرئی

تعیین محدودیت های موجود برای ساخت شنل نامرئی

محققانی از دانشگاه تگزاس در آوستین توانستند محدودیتهای اساسی بر سر عملکرد «شنل نامرئی کننده» را تعیین کنند. این شنل یک فناوری است که اجازه نامرئی شدن ویا تشخیص داده نشدن را به جسمِ درونش در برابر امواج رادیویی، امواج مایکروویو، نور مادون قرمز و نور مرئی می دهد. نظریه محققان تاکید می کند که استفاده از شنل برای پنهان کردن شیء درونش در مقابل یک موج خاص قابل انجام است لیکن پنهان کردن آن در برابر یک محیط پرنور (چراغانی) با طول موجهای مختلف بسیار سخت تر می شود که در این حالت تغییر اندازه شیء باعث تغییر فاکتورها و مشکلات بیشتر هم خواهد شد. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
در هنگام انقراض دایناسورها، پستانداران نیز تقریباً محو شدند

در هنگام انقراض دایناسورها، پستانداران نیز تقریباً محو شدند

بیش از نود درصد از انواع گونه های پستانداران در دوره کرتاسه (66 میلیون سال پیش) توسط همان دلایلی که دایناسورها را ازبین برد، از بین رفتند. این میزان بسیار بیشتر از آن بود که پیش از این تصور می شد. مطالعه ای که توسط محققان مرکز میلنر در دانشگاه بَث انجام شد و در نشریه Evolutionary Biology نیز منتشر گردید، مطرح می کند که همه انواع شناخته شده پستانداران که در انتهای دوره کرتاسه در آمریکای شمالی می زیسته اند، از بین رفته اند. نتایج این مطالعه نشان می دهد که این میزان معادل 93 درصد از انواع موجود در این دوره بوده است. این مطالعه همچنین بیان می کند که این انقراض، بسیار سریعتر از آنچه تصور می شد انجام گرفته است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
تخته موج سواری ساخته شده از جلبک

تخته موج سواری ساخته شده از جلبک

جلبک‌ها بر روی آب شناور هستند. تخته‌های موج سواری نیز بر روی آب شناور هستند. از این رو تخته‌های موج سواری از جلبک ساخته شده‌اند. بدیهی است که همیشه این چنین نیست، ولی با تخته ای که در اینجا می‌بینید این گونه است. محققان دانشگاه سن دیگو در کالیفرنیا با تأمین کنندگان تخته‌های موج سواری همکاری می‌کنند تا اولین تخته موج سواری ساخته شده از جلبک را تولید کنند. پروفسور "استیو مایفیلد" محقق ژنتیک جلبک، به همراه یک موج سوار مشتاق بیش از چهار دهه است که بر روی این پروژه کار می‌کنند.

مطالعه متن کامل
استرس طولانی باعث اختلالات روانی در فرد می شود.

استرس طولانی باعث اختلالات روانی در فرد می شود.

استرس طولانی مدت به سلول های ایمنی بدن آسیب خواهد زد و ممکن است در آینده باعث اختلالات روانی شود. تاثیر استرس بر روی سیستم ایمنی بدن توسط یک گروه تحقیقاتی به رهبری پروفسور Georg Juckel در کلینیک دانشگاه "LWL" بوخوم آلمان مورد مطالعه قرار گرفت و مجله علمی " RUBIN" در این باره گزارشی به چاپ رسانده که باهم مرور می کنیم.

مطالعه متن کامل
«چشمِ انسان مانند» در پلانکتون تک سلولی: میتوکندریا و پلاستیدها  با هم تکامل یافته اند

«چشمِ انسان مانند» در پلانکتون تک سلولی: میتوکندریا و پلاستیدها با هم تکامل یافته اند

دانشمندان با بررسی ساختار چشم مانند پلانکتون دریایی تک سلولی به نام warnowiids دریافته اند که این ساختار حاوی بسیاری ازاجزای تشکیل دهنده یک چشم پیچیده است دانشمندان با بررسی «ساختار چشم مانندِ» پلانکتون دریایی تک سلولی به نام warnowiids دریافته اند که این ساختار حاوی بسیاری از اجزای تشکیل دهنده یک چشم پیچیده است این پلانکتون دریایی تک سلولی که میکروبی درنده می باشد نقطه بنفش تیره رنگی دارد که ocelloid نامیده می شود و شبیه چشم چند سلولی حیوانات می باشد، شباهتی که باعث شد دانشمندان ابتدا آنرا متعلق به موجود دیگری بدانند که توسط warnowiids بلعیده شده است.

مطالعه متن کامل
گوشی OnePlus 2 قرار است با یک پردازشگر اسنپ دراگون 810، یک دوربین 13 مگاپیکسلی و قیمتی مقرون به صرفه در ماه جولای عرضه شود.

گوشی OnePlus 2 قرار است با یک پردازشگر اسنپ دراگون 810، یک دوربین 13 مگاپیکسلی و قیمتی مقرون به صرفه در ماه جولای عرضه شود.

براساس آخرین خبرهای منتشر شده از منابع چینی، OnePlus 2 در کنفرانس خبری ماه آینده عرضه خواهد شد. این گوشی هوشمند در ادامه گوشی های سری OnePlus با ارائه مشخصات قدرتمند و البته قیمتی مقرون به صرفه عرضه خواهد شد.

مطالعه متن کامل
رونمایی اولین نمایشگر HP با واقعیت مجازی در نمایشگاه CES

رونمایی اولین نمایشگر HP با واقعیت مجازی در نمایشگاه CES

طرفداران فیلمهای سه بعدی هیچ شکی نداشته باشند که روزی قادر خواهند بود با شخصیت فیلم محبوبشان در تعامل کامل باشند. ورود به دنیای واقعی و البته مجازی که با حرکات دست و سر شما همراه است لذت بخش ترین تجربه از تماشای یک فیلم خواهد بود و به نظر می رسد نمایشگر HP مدل Zvr با قابلیت واقعیت مجازی در حال تحقق این رویا است...

مطالعه متن کامل