Crio-EletroMicroscopia para visualização tridimensional de sinapses.
Créditos da imagem: Guo-Qiangi et al, 2018
Uma das questões mais intrigantes sobre o cérebro humano é também uma das mais difíceis para os neurocientistas responderem: o que distingue nossos cérebros dos de outros animais?
A técnica de crio-microscopia, motivo do prêmio Nobel de química em 2017, é uma técnica de microscopia eletrônica baseada no congelamento instantâneo da amostra e não necessita de nenhum tipo de contrastador para visualização de estruturas. Grandemente utilizada para resolver estruturas de proteínas, esta técnica também vem atraído os citologistas para o imageamento de estruturas como mitocôndrias e outras organelas. Recentemente, num trabalho publicado na revista Journal of Neuroscience, pesquisadores utilizaram esta técnica para imagear terminais sinápticos!
Unidades funcionais chave em circuitos neurais, diferentes tipos de sinapses neurais desempenham papéis distintos no processamento, aprendizagem e memória do cérebro. Acredita-se que anormalidades sinápticas fundamentam vários distúrbios neurológicos e psiquiátricos. Neste trabalho, combinando tomografia de crio-EM e microscopia de luz, foi possível distinguir excitatórias e inibitórias intactas de neurônios hipocampais cultivados e, visualizando a organização 3D in situ de organelas sinápticas e macromoléculas em seu estado nativo. Análises quantitativas de > 100 tomogramas sinápticos revelam que as sinapses excitatórias contêm uma densidade pós-sináptica em forma de malha (PSD) com espessura variando de 20 a 50 nm. Em contraste, a PSD em sinapses inibitórias assume a estrutura de folha fina ~ 12 nm da membrana pós-sináptica. No lado pré-sináptico, vesículas sinápticas esféricas (SVs) de 25-60 nm de diâmetro e SVs elipsoidais em forma de disco de vários tamanhos coexistem em ambos os tipos sinápticos, com mais elipsoidais em sinapses inibitórias. Tomogramas de alta resolução revelam estruturas semelhantes a receptores de glutamato e GABAA que interagem com uma malha proteica na membrana, refletindo detalhes de ancoragem de receptores e organização das PSDs. Esses resultados fornecem uma visão atualizada da ultraestrutura das sinapses excitatórias e inibitórias e demonstram o potencial da Crio-EM nossa abordagem para obter insights sobre os princípios organizacionais da arquitetura celular subjacentes a funções sinápticas distintas.
Vejo o trabalho completo:
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