Գիտնականներն ուսումնասիրում են կաղամարների նյարդային բջիջները՝ ավելին իմանալու կարևոր բջջային մեքենայի մասին

2023 Հեղինակ: Sophia Otis | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-05-21 01:49

Woods Hole, MA - Նույնիսկ երբ դուք խորը քնած եք, միլիարդավոր բջիջները, որոնք կազմում են ձեր մարմինը, դժվարությամբ են աշխատում: Նրանք ուղարկում են հաղորդագրություններ, տեղափոխում սննդանյութեր և պահպանում են կարևոր քիմիական նյութերի ռազմավարական գրադիենտները՝ ի թիվս բազմաթիվ այլ կենսական գործառույթների: Մի խոսքով, ձեր բջիջների քրտնաջան աշխատանքը օգնում է ձեզ առողջ և կենդանի պահել:

Հանգստության ժամանակ ձեր մարմնի էներգիայի սպառման մոտ կեսն օգտագործվում է իոնների՝ էլեկտրական լիցքավորված քիմիական նյութերի, ինչպիսիք են նատրիումը և կալիումը, մղել բջիջների մակերեսային թաղանթով:Բջիջները դա անում են՝ ձեր մարմնում կարևոր քիմիական գրադիենտներ պահպանելու համար: Այդ գրադիենտները արժույթի ձև են, որը բջիջները ծախսում են շատ կարևոր գործեր կատարելու համար: Մեկ բջիջը կարող է պարունակել միլիոնավոր իոնային պոմպեր, որոնք գործում են զարմանալի արդյունավետությամբ: Մեկ բջիջը կարող է մեկ վայրկյանում տեղափոխել միլիոնավոր իոններ: Եթե ձեր բջիջները չեն կարողանում պատշաճ կերպով տեղափոխել այս իոնները, նրանք չեն կարող պահպանել կենսական իոնային գրադիենտները՝ վտանգի տակ դնելով սրտի հիվանդության, ինսուլտի կամ նույնիսկ մահվան:

Քանի որ նատրիումի/կալիումի պոմպը էական նշանակություն ունի բոլոր կենդանիների, ներառյալ մարդկանց, գրեթե բոլոր բջիջների առողջության համար, Վուդս Հոլում ծովային կենսաբանական լաբորատորիայի գիտնականները տարիներ են անցկացրել՝ ուսումնասիրելով մոլեկուլային մեխանիզմները, որոնց միջոցով այս պոմպը տեղափոխում է նատրիում և կալիումի իոնները բջջային թաղանթների միջով: Նրանք օգտագործում են Woods Hole կաղամարի (Loligo pealeii) հսկա նյարդային բջիջը որպես մոդելային համակարգ իրենց հետազոտության համար:

Այս շաբաթ Nature ամսագրում Միգել Հոլմգրենը և նրա գործընկերները, ծովային կենսաբանական լաբորատորիայի բոլոր ամառային հետազոտողները (տե՛ս ստորև բերված տնային պատկանելությունները), նկարագրում են իրենց վերջին բացահայտումները, թե ինչպես է այս միկրոսկոպիկ մոլեկուլային մեքենան՝ նատրիումի/կալիումի փոխանակման պոմպը, իրականում աշխատում է:Նրանք արդեն գիտեին, որ այս պոմպը, որը մեկ սպիտակուցի մոլեկուլ է, տեղափոխում է նատրիումի երեք իոն միանգամից բջջային թաղանթով։ Բայց նրանք այժմ ցույց են տվել, որ պոմպի սպիտակուցի ձևի երեք առանձին փոփոխությունները ֆիքսված հաջորդականությամբ անջատում են պոմպից երեք նատրիումի իոնները: Այս նոր տեղեկատվությունը կօգնի գիտնականներին ավելի մանրամասն հասկանալ, թե ինչպես են այս և այլ կարևոր իոնային պոմպերը կատարում մեր բոլոր բջիջները կենդանի պահող կարևորագույն աշխատանքը:

Ավելի քան վաթսուն տարի Woods Hole կաղամարի հսկա նյարդային բջիջը գիտնականներին օգնել է պատասխանել բազմաթիվ հիմնական հարցերի այն մասին, թե ինչպես են էլեկտրական ազդակները առաջանում նյարդային բջիջում և ինչպես են դրանք շարժվում նյարդային աքսոնի երկայնքով և այնուհետև փոխանցվում նյարդից: բջիջից նյարդային բջիջ; ինչպես են սննդանյութերը և այլ կարևոր մասնիկները տեղափոխվում երկար նյարդային բջջի մի ծայրից մյուսը. և ինչպես են որոշ բջիջներ պահպանում մարմնի pH մակարդակը: Գիտնականներն օգտագործում են կաղամարների աքսոնները, քանի որ դրանք անսովոր մեծ են՝ մոտ հազար անգամ ավելի լայն, քան մարդկանց մոտ իրենց նմանակները, և, հետևաբար, ավելի հեշտ են մանիպուլյացիայի ենթարկվում ուսումնասիրության համար:Կաղամարների վերաբերյալ հիմնական հետազոտությունները հետազոտողներին և բժիշկներին տրամադրել են կենսական տեղեկություններ, որոնք օգնել են նրանց ավելի լավ հասկանալ մարդու այնպիսի հյուծող հիվանդությունները, ինչպիսիք են սրտի հիվանդությունը, ինսուլտը, քաղցկեղը, Ալցհեյմերի հիվանդությունը և երիկամների հիվանդությունը::

Ամեն գարուն տասնյակ հազարավոր Woods Hole կաղամարներ սկսում են իրենց միգրացիան դեպի Քեյփ Քոդի ջրերը: Նրանք գալիս են Վուդս Հոլի ափերին ժամացույցի մեխանիզմի պես, ինչպես ծիծեռնակները՝ Սան Խուան Կապիստրանո։

Շուտով այն բանից հետո, երբ Woods Hole-ի ջրերը լցված են կաղամարներով և ձկնորսական նավակներով, ծովային կենսաբանական լաբորատորիայի Whitman շենքի լաբորատորիաները սկսում են աշխուժանալ բազմաթիվ նյարդակենսաբաններով, ինչպես այս շաբաթվա Nature թերթի հեղինակները: Այս գիտնականները ամեն տարի հետևում են կաղամարին մինչև Վուդս Հոլ: Նրանք ամեն գարուն և ամառ գալիս են MBL համալսարաններից և բժշկական դպրոցներից, ինչպես մոտ են Նյու Յորքն ու Բոստոնը և այնքան հեռու, որքան Գերմանիան և Արգենտինան: Հետազոտողները գիշեր ու ցերեկ անցկացնում են լաբորատորիայում՝ օգտագործելով Woods Hole կաղամարը որպես հիմնական նյարդակենսաբանական գործընթացները հասկանալու մոդել, օրինակ՝ ինչպես են աշխատում իոնային ալիքները և նատրիումի պոմպերը:

Ծովային կենսաբանական լաբորատորիան անկախ գիտական հաստատություն է, որը հիմնադրվել է 1888 թվականին, որը ստանձնում է կենսաբանության ամենաբարձր մակարդակի ստեղծագործական հետազոտությունները և կրթությունը, ներառյալ կենսաբժշկական և բնապահպանական գիտությունները:

Հղում. Հոլմգրեն, Միգել, Ջոնաթան Վագ, Ֆրանցիսկո Բեզանիլա, Ռոբերտ Ֆ. Ռակովսկի, Փոլ Դե Վիր և Դեյվիդ Ք. Գադսբի: 2000. Na+/K+ ATPase-ի կողմից նատրիումի իոնների արտազատման երեք հստակ և հաջորդական քայլեր: Բնություն. 403: 898-901.