Az idegsejt felszínek molekuláris térképének elkészítése

Különféle feszültség- és ligandfüggő ioncsatornák elhelyezkedésének és sűrűségének meghatározása hippocampalis piramissejtek meghatározott szubcelluláris kompartmentjeiben kvantitatív fény és elektronmikroszkópos immunokalizáció segítségével. Eredményeink alapján modellek létrehozása, melyekkel funkcionálisan tesztelhető predikciókat tudunk generálni a speciális ioncsatorna eloszlások funkcionális következményeiről.  Modelljeink funkcionális előrejelzéseinek tesztelésére in vitro elektrofiziológiai és képalkotó megközelítéseket alkalmazunk.

Az idegsejtek legalapvetőbb funkciója a szinaptikus bemeneteik integrálása és ezek függvényében akciós potenciálok (AP) generálására. Általánosan elfogadott nézet, hogy az AP-k az axon iniciális szegmensében jönnek létre. A bemeneti szinapszisok azonban általában egy nagy dendritfára oszlanak el. E térbeli elrendezés miatt a sejtre érkező bemenet és a kimenet generálás helye közötti távolság nagy mértékben változik különböző szinapszisokat vizsgálva. Ez a posztszinaptikus válaszok dendritek általi eltérő szűrését eredményezi. Így, ha a dendritek passzívak lennének, a szinapszis hatása a sejt kimenetére a dendriten történő elhelyezkedésétől függne. Az elmúlt évtizedekben azonban nyilvánvalóvá vált, hogy a legtöbb idegsejt dendritje nem passzív, hanem nagyszámú feszültségfüggő ioncsatornát tartalmaz, amelyek a dendritfákat váratlan számítási kapacitással ruházzák fel. A feszültségfüggő ioncsatornák molekuláris azonossága, pontos elhelyezkedése és sűrűsége a szubcelluláris kompartmentekben meghatározza szerepüket a szinaptikus integrációban és az AP generálásban. Nagy felbontású immunlokalizációs megközelítésekkel végzett munkánk kimutatta, hogy számos ioncsatorna alegység eltérő eloszlási mintázatot mutat a különböző neurontípusok felületén (sejttípus-specifikus eloszlás). Ezenkívül a különböző szubcelluláris kompartmentek ioncsatorna-tartalma rendkívül egyedi (subcelluláris kompartment-specifikus eloszlás). A HCN1, Kv1.1, Kv1.2, Kv2.1, Kv4.2, Kir3.2, Nav1.6 feszültségfüggő ioncsatorna alegységek szubcelluláris eloszlásának tanulmányozásával arra a következtetésre jutottunk, hogy minden vizsgált ioncsatorna alegység eltérő axo-szomato-dendritikus eloszlást mutat a hippocampalis CA1 piramissejtek felszínén. Laboratóriumunk célja, hogy ezeket a vizsgálatokat kiterjesszük a feszültségfüggő Ca2+ csatornákra és a feszültségfüggetlen ioncsatornákra, amelyek felelősek a neuronok passzív elektromos tulajdonságainak meghatározásáért. Ezekkel a kísérletekkel összhangban, az in silico modellezéssel funkcionálisan tesztelhető előrejelzéseket teszünk a különböző ioncsatorna-eloszlások funkcionális következményeiről. E predikciók tesztelésére in vitro patch-clamp elektrofiziológiát és kétfoton képalkotást alkalmazunk.

<< Vissza