‘किस-सिकोड़-रन’ तंत्र न्यूरोट्रांसमिशन रहस्य को सुलझाता है

एक शोध दल ने तंत्रिका विज्ञान में 50 साल पुराने विवाद को सुलझा लिया है। एक स्व-विकसित, समय-समाधान क्रायो-इलेक्ट्रॉन टोमोग्राफी (क्रायो-ईटी) तकनीक को नियोजित करके, चीनी विज्ञान अकादमी (सीएएस) के चीन के विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय (यूएसटीसी) के प्रोफेसर बी गुओ-कियांग के नेतृत्व वाली टीम ने कई घरेलू और अंतरराष्ट्रीय संस्थानों के सहयोग से सिनैप्टिक वेसिकल (एसवी) रिलीज और तेजी से रीसाइक्लिंग की जटिल कोरियोग्राफी को रेखांकित किया है। तंत्रिका संचार की आधारशिला.

उनके निष्कर्ष, जो एक नए बायोफिजिकल तंत्र का परिचय देते हैं जिसे “किस-सिकोड़ना-रन” कहा जाता है प्रकाशित में विज्ञान.

हमारा मस्तिष्क कार्य न्यूरॉन्स के बीच कुशल और सटीक सिनैप्टिक ट्रांसमिशन पर निर्भर करता है। जब एक विद्युत संकेत, जिसे ऐक्शन पोटेंशिअल के रूप में जाना जाता है, न्यूरॉन के टर्मिनल तक पहुंचता है, तो एसवी सिनैप्स में सूचना प्रसारित करने के लिए न्यूरोट्रांसमीटर जारी करते हैं।

हालाँकि, तकनीकी सीमाओं के कारण, इस प्रक्रिया को नियंत्रित करने वाले बायोफिजिकल तंत्र को केवल आंशिक रूप से समझा जा सका है, जिसमें केंद्रीय सिनैप्स में क्षणिक “चुंबन-और-रन” संलयन बनाम अपरिवर्तनीय “पूर्ण-पतन” संलयन के अस्तित्व पर लंबे समय से बहस चल रही है।

इस चुनौती का समाधान करने के लिए, टीम ने सुसंस्कृत न्यूरोनल सिनैप्स के स्नैपशॉट को कैप्चर करने के लिए उच्च गति प्लंज-फ्रीजिंग के साथ ऑप्टोजेनेटिक उत्तेजना (प्रकाश-नियंत्रित तंत्रिका सक्रियण) को एकीकृत करके एक समय-समाधान, सेलुलर क्रायो-इलेक्ट्रॉन टोमोग्राफी (क्रायो-ईटी) विधि विकसित की।

इस तकनीक का उपयोग करते हुए, उन्होंने 1,000 से अधिक ग्राम अक्षुण्ण उत्तेजक सिनैप्स प्राप्त किए, जो क्रिया-क्षमता के बाद 0 से 300 मिलीसेकंड तक के समय बिंदुओं पर जमे हुए थे।

विस्तृत संरचनात्मक और सांख्यिकीय विश्लेषण के माध्यम से, टीम ने वेसिकल एक्सोसाइटोसिस और तेजी से रीसाइक्लिंग की पूरी समयरेखा का पुनर्निर्माण किया: एक्शन पोटेंशिअल के बाद 4 मिलीसेकंड के भीतर, वेसिकल पहले प्रीसानेप्टिक झिल्ली के साथ फ़्यूज़ होकर ~4 नैनोमीटर फ़्यूज़न छिद्र (“किस”) बनाता है, फिर अपने मूल सतह क्षेत्र के आधे हिस्से (“सिकुड़ना”) के साथ एक छोटे वेसिकल में सिकुड़ जाता है।

70 मिलीसेकंड तक, इनमें से अधिकांश छोटे पुटिकाओं को “रन” मार्ग के माध्यम से पुनर्चक्रित किया जाना शुरू हो जाता है, जबकि शेष प्रीसानेप्टिक झिल्ली के साथ “पूर्ण-पतन” संलयन से गुजरते हैं।

यह कार्य क्लासिक द्वंद्व को उलट देता है: एसवी रिलीज़ न तो शुद्ध चुंबन-और-रन है और न ही पूर्ण-पतन है, बल्कि इसमें एक महत्वपूर्ण सिकुड़न चरण भी शामिल है। “किस-श्रिंक-रन” तंत्र लंबे समय से बहस वाले मॉडल को एकीकृत करता है और सिनैप्टिक ट्रांसमिशन की दक्षता और निष्ठा के लिए एक संरचनात्मक आधार प्रदान करता है। यह न्यूरोट्रांसमिशन, सिनैप्टिक प्लास्टिसिटी और संबंधित मस्तिष्क कार्यों और बीमारियों पर एक नया दृष्टिकोण भी प्रदान करता है।

समानांतर में, प्रौद्योगिकी उच्च स्पेटियोटेम्पोरल परिशुद्धता के साथ झिल्ली गतिशीलता और आणविक इंटरैक्शन से पूछताछ करने के लिए एक सीटू ढांचे की स्थापना करती है।