Synapser mellem neuroner er ansvarlige for behandling og lagring af information i hjernen. I modsætning til mange andre organer i kroppen kan synapser ændre form og styrke gennem hele livet. Derfor spiller de en stor rolle i hjernens balance og korrekte funktion. Fejl i synapserne kan have alvorlige konsekvenser og er kendt for at være en hyppig årsag til alvorlige hjernelidelser som Parkinsons sygdom og skizofreni.

Indtil nu har det været næsten umuligt at undersøge synapsers fysiologi i detaljer ved hjælp af konventionel lysmikroskopi på grund af deres størrelse. Med en diameter på kun et par hundrede nanometer er de sammenlignelige med lysets bølgelængde.

"Lys kan ikke afbilde objekter, der er mindre end dets bølgelængde. Dette kaldes diffraktionsgrænsen. På grund af denne begrænsning kan konventionel mikroskopi ikke tydeligt vise, hvad der er inde i synapserne," forklarer adjunkt og leder af DANDRITE-gruppen, Chao Sun.

I en nylig artikel, der er offentliggjort i The Journal of Physical Chemistry, beskriver han en række avancerede teknologier, der er så kraftfulde, at de kan visualisere enkelte molekyler i synapserne.

"Der er en voksende samling af teknikker, der tillader os at afbilde enkelte molekyler in situ i synapserne, såsom superopløsningsmikroskopi, kryoelektronmikroskopi og tomografi samt enkeltmolekyle-sporing. Disse teknikker gør det muligt for os at analysere fordelingen, mængden, dynamikken, strukturen og funktionen af enkelte molekyler, der befinder sig inde i synapserne," siger Sun.

Disse in situ enkeltmolekyleteknikker begynder at ændre vores almindelige viden om en synapse og tegner til nye, spændende opdagelser inden for den subcellulære biologi af synapser samt omfattende undersøgelse af proteinerne på enkeltsynapse-niveau. I bund og grund fungerer disse teknikker som en afgørende måde til at afsløre synapsernes indre mekanismer og muliggøre en dybere forståelse af deres biologiske mekanismer både i sundheds- og sygdomssammenhænge.

"Med disse teknikker er der opstået mange spændende nye spørgsmål og udfordringer. Dette vil utvivlsomt føre til nye opdagelser i de kommende år," konkluderer Chao Sun.

SUPPLERENDE OPLYSNINGER

Vi bestræber os på, at alle vores artikler lever op til Danske Universiteters principper for god forskningskommunikation. På den baggrund er artiklen suppleret med følgende oplysninger:

Studietype:

Eksperiment

Ekstern finansiering:

Lundbeckfonden grant no. R361-2020-2654 and the Novo Nordisk Foundation (NNF23OC0085864).

Interessekonflikt:

Ingen

Link til den videnskabelige artikel:

Single-Molecule-Resolution Approaches in Synaptic Biology

Chao Sun

Danish Research Institute of Translational Neuroscience - DANDRITE/
Department of Molecular Biology and Genetics, Aarhus University, Denmark;

The Journal of Physical Chemistry 

Mere information

Chao Sun
DANDRITE/Institut for Molekylærbiologi og Genetik
Aarhus Universitet
chaosun@dandrite.au.dk