Cientistas acabaram de encontrar um novo tipo de sinapse escondida no cérebro dos ratos: ScienceAlert

animation demonstrating the axo-ciliary synapse

Um tipo de sinapse anteriormente desconhecido parece estar escondido em estranhos apêndices semelhantes a cabelos que podem ser encontrados nas superfícies dos neurônios, revela uma nova pesquisa.

Um estudo em camundongos sugere que estruturas chamadas cílios primários desempenham um papel na sinalização neuronal; Especificamente, eles agem como um atalho para transmitir sinais diretamente ao núcleo para desencadear alterações na cromatina, o complexo que forma os cromossomos.

Essa descoberta pode ajudar os cientistas a desvendar o papel dessas estruturas misteriosas em outras células, além de nos dar uma compreensão mais profunda do complicado funcionamento do cérebro.

“Esta sinapse especial representa uma maneira de mudar o que está sendo transcrito ou feito no núcleo, e isso muda programas inteiros”, diz o médico David Clapham do Janelia Research Campus do Howard Hughes Medical Institute.

“É como uma nova doca em uma célula que dá acesso expresso às mudanças de cromatina, e isso é muito importante porque cromatina muda tantos aspectos da célula.”

Os cílios primários podem ser encontrados saindo da superfície de quase todas as células de mamíferos – alguns deles têm papéis bem compreendidos, como aqueles que ajudam a mover o muco em nossos pulmões – mas em muitas células, suas funções são pouco compreendidas.

Em alguns casos, eles podem atuar como uma antena recebendo sinais de estímulos externos. Por exemplo, em células fotorreceptoraseles desempenham um papel no processamento da luz.

Acredita-se que os cílios primários sejam um vestígio de nossas origens unicelulares, bilhões de anos atrás, mas a função que eles desempenham nos neurônios é um mistério.

Isso é pelo menos parcialmente porque eles são tão pequenos que são difíceis de distinguir usando técnicas tradicionais de imagem, dizem os pesquisadores.

No entanto, avanços recentes tornaram mais fácil ver estruturas menores e mais finas, levando uma equipe liderada pelo neurocientista Shu-Hsien Sheu, do Janelia’s Clapham Lab, a dar uma olhada mais de perto.

Os pesquisadores realizaram seu estudo tanto em camundongos adultos vivos quanto em espécimes fixos de cérebro. Eles usaram microscopia eletrônica de varredura por feixe de íons para estudar os neurônios em alta resolução, determinando que os cílios podem formar uma sinapse – uma estrutura que permite que os neurônios troquem sinais entre as células – com os axônios dos neurônios.

Para a segunda etapa da pesquisa, os pesquisadores empregaram um biossensor recém-desenvolvido em conjunto com uma técnica chamada de imagem de fluorescência ao longo da vida (FLIM), para observar os processos bioquímicos que ocorrem dentro dos cílios em camundongos vivos.

Isso permitiu que a equipe quebrasse um processo passo a passo pelo qual o neurotransmissor serotonina é liberado do axônio para os receptores nos cílios. A partir daí, uma cascata de sinais abre a cromatina no núcleo do neurônio, permitindo mudanças no material genético interno.

A equipe está chamando sua descoberta de uma “sinapse axo-ciliar” ou “sinapse axônio-cílio”, e diz que, como os sinais desencadeiam mudanças no núcleo da célula, eles podem ser responsáveis ​​por implementar mudanças de longo prazo do que o axônio-cílio. conexões sinápticas dendríticas.

A sinapse ciliar pode, portanto, ser um atalho para mudanças genômicas de longo prazo.

O próximo passo da pesquisa será examinar mais de perto outros receptores nos cílios primários neuronais. Este estudo se concentrou apenas na serotonina, mas há pelo menos mais sete receptores de neurotransmissores que merecem uma investigação mais aprofundada, dizem os pesquisadores.

Após uma compreensão mais profunda dos cílios neuronais, a equipe gostaria de investigar o papel dos cílios primários em outros órgãos. Uma compreensão mais detalhada de como o corpo funciona é sempre uma coisa boa. Pode levar ao desenvolvimento de drogas terapêuticas mais direcionadas e especializadas, por exemplo.

Embora, é claro, primeiro seja necessário determinar se a sinapse ciliar está presente e funciona da mesma maneira nos cérebros humanos.

“Tudo o que aprendemos sobre biologia pode ser útil para as pessoas levarem uma vida melhor”, Clapham diz. “Se você pode descobrir como a biologia funciona, você pode consertar as coisas.”

A pesquisa foi publicada em Célula.