Phương pháp mới đánh dấu protein và hiển thị các thụ thể thần kinh

Một protein thụ thể nhất định nằm ở đâu trong tế bào thần kinh? Nếu không có câu trả lời cho câu hỏi này, rất khó để đưa ra kết luận chắc chắn về chức năng của loại protein này.

Hai nhà khoa học tại Viện Sinh học Thần kinh Max Planck đã phát triển một phương pháp đánh dấu các protein thụ thể trong các tế bào lựa chọn ở ruồi giấm. Bằng cách này, họ đã có được những hiểu biết mới về cơ chế hoạt động của tế bào thần kinh thị giác. Ngoài ra, các nhà nghiên cứu nhận được một công cụ sáng tạo để dán nhãn các loại protein.

Một trong các câu hỏi cơ bản nhất trong sinh học thần kinh là xử lý các đầu vào cảm giác trong các mạch thần kinh của não ra sao. Qua đó, điều quan trọng là không những hiểu sự kết nối các nơ-ron nào thông qua các khớp thần kinh, mà còn cả cách chúng truyền tín hiệu với nhau. Các thụ thể đóng vai trò quyết định trong quá trình này.

Các protein đặc biệt này nằm trong màng tế bào thần kinh và đặc biệt là ở khớp thần kinh, nơi chúng nhận tín hiệu đến từ các tế bào khác. Tùy thuộc vào loại và vị trí thụ thể, chúng xác định cách tế bào phản ứng với thông tin đến: Chúng được kích hoạt hay bị ức chế và điều này xảy ra nhanh ra sao? Do đó, để hiểu toàn bộ một mạng lưới thần kinh, quan trọng là phải nghiên cứu các thụ thể và sự phân bố của chúng trong các tế bào thần kinh. Tuy nhiên, đây không phải là một công việc dễ dàng.

Phát triển một số phương pháp cung cấp ít hoặc không cung cấp thông tin về sự phân bố của các protein. Các kỹ thuật khác cho phép ghi nhãn đưa các thụ thể vào tế bào theo cách nhân tạo, không phải theo cách tự nhiên. Do đó, hai nghiên cứu sinh Sandra Fendl và Renee Vieira trong phòng của Alexander Borst sử dụng nguồn gen có sẵn trong ruồi giấm Drosophila và phát triển một phương pháp ghi nhãn protein.

Với kỹ thuật mới này, gắn nhãn các thụ thể nội sinh với protein huỳnh quang màu xanh lá cây — và chỉ trong các tế bào được chọn. Loại thứ hai cần thiết cho chỉ định gắn nhãn các thụ thể trong mạng lưới tế bào thần kinh dày đặc đến những tế bào được quan tâm đặc biệt.

Các nhà khoa học sử dụng phương pháp này để phân tích các thụ thể trong quá trình tế bào thần kinh chuyển động trong hệ thống thị giác của ruồi giấm. Họ phát hiện ra rằng các thụ thể khác nhau không được sắp xếp ngẫu nhiên dọc theo các tế bào thần kinh. Ngay cả trong một đuôi gai, phần này của tế bào thần kinh nhận tín hiệu đến, phân bổ các protein thụ thể theo một cách rất đặc trưng.

Với độ chính xác vài micromet, nghiên cứu cho thấy, khớp thần kinh nào gặp thụ thể nào dọc theo đuôi gai. Hiện nay có thể dự đoán về đặc tính kết nối của tế bào thần kinh riêng lẻ. Điều này bổ sung một mảnh ghép quan trọng khác hướng tới một bức tranh toàn cảnh về các mạch tế bào thần kinh trong hệ thống thị giác của ruồi giấm.

Nhưng đó chưa phải là mục tiêu chính: Công cụ mới cũng có thể dễ dàng mở rộng cho hàng nghìn loại protein khác. Trong tương lai, có thể gắn nhãn và kiểm tra vô số protein trong các tế bào được chọn - điều này rõ ràng vượt ra ngoài câu hỏi sinh học thần kinh cụ thể về cơ chế hoạt động thị giác của ruồi.

Max-Planck-Gesellschaft

Tố Quyên dịch

Nguồn: Lab Manager – Hoa Kỳ