Beyindeki Enerji Bankası: Protein Sentezi Bu Bütçeden Aslan...

Beyindeki Enerji Bankası: Protein Sentezi Bu Bütçeden Aslan Payını Alır.

Yetişkin insan beyni, omurilik ve vücudumuz boyunca uzanan sinirlerle birlikte merkezi sinir sisteminin birincil bölümünü oluşturan inanılmaz bir organdır.

Beyin, vücudumuzun tüm işlevlerini kontrol etmenin yanı sıra, dış dünyadan gelen bilgileri, çoğu zaman aynı anda olmak üzere beş duyu aracılığıyla yorumlar.
En karmaşık organ olarak beyin, 'sinaps' adı verilen trilyonlarca bağlantıda iletişim kuran 100 milyardan fazla nörondan oluşur. Toplam vücut ağırlığımızın ~% 2'si olmasına rağmen, beyin şaşırtıcı bir şekilde toplam metabolik enerjinin% 20'sinden fazlasını tüketir. Bu enerji tüketimi çoğunlukla beynin yüksek nöronal aktivitelerin görülebildiği bölgeleri ile ilişkilidir. Yakın zamana kadar, beynin, nöronların birbirleriyle iletişim kurmak için kullandığı elektriksel uyarıları beslemek için enerjinin büyük kısmını kullandığı düşünülüyordu. Bununla birlikte, bunun tüm hikayenin sadece bir parçası olduğu ortaya çıkıyor. Ravi Muddashetty ve inStem'de DBT tarafından finanse edilen, çok kurumlu Nörogelişimsel Sinaptopatiler Merkezi'nde (CNS) beynin metabolik enerji arzını destekleyen hücresel ve moleküler süreçlerin doğasını araştırmak için çalışıyorlar. Son çalışmaları (EMBO raporlarında, Haziran 2020 dergisinde yayınlanacak), beyin aktivitesinin, hücresel enerjinin önemli bir bölümünü ATP (enerji para birimi) şeklinde kullanan yeni proteinlerin sentezini gerektirdiğini göstermiştir. Ravi, “Enerji tüketimi söz konusu olduğunda, vücudun geri kalanı Maruti 800 iken, beynimiz bir Ferrari gibidir.”
Bir nöron veya sinir hücresi sinir sisteminin temel yapı taşıdır. Bunlar, vücutta bilgi işlemek ve iletmek için işlev gören elektriksel olarak uyarılabilir hücrelerdir. Nöronların iletişim kurması için hem nöron içinde hem de bir nörondan diğerine bilgi aktarmaları gerekir. Bu işlem kimyasal habercilerin yanı sıra elektrik sinyallerini de kullanır. Her nöron diğer binlerce nöronla bağlantı kurar ve 'nöronal ağ' oluşturur. Sinapslar, nöronların 'birbirleriyle konuştuğu' bağlantı yerleridir. Nöronlar arasındaki bu 'konuşma' sadece öğrenme, hafıza ve beynin gerçekleştirdiği diğer çeşitli görevlerden sorumludur. Sinapstaki sinyallere nörotransmitter adı verilen kimyasal haberciler aracılık eder. İlk olarak, elektrik sinyali sinapslara ulaştığında kimyasal bir sinyale dönüştürülür. Daha sonra ilgili reseptörlerine bağlanan nörotransmitterler vasıtasıyla bir sonraki nörona iletilir. Bu, beyindeki birincil iletişim modudur.
Ravi’nin grubunun son çalışması, bu tür gelen sinyallerin yorumlanmasının çok sayıda proteinin sentezini gerektirdiğini doğrulamaktadır. Ayrıca, çalışmaları, yeni proteinlerin sentezini, sinapslarda önemli bir enerji drenajı kaynağı olarak gösterir, bu da kısmen beynin yüksek enerji talebini açıklar. “Sinapstaki yeni sentezlenen proteinler, belirli bir uyarana verilen yanıtın güçlendirilmesi veya azaltılması gerekip gerekmediğini daha da belirleyen nöronal aktivite için yanıt üretilmesinde önemli bir rol oynar. Bu da ikinci nöronun ateşlenip ateşlenmeyeceğini ve ne ölçüde tetikleneceğini tanımlar ”diyor Ravi.
Glutamat omurgalı beynindeki başlıca nörotransmitterlerden biridir. Glutamat sinapstaki ikinci nörona ulaştığında, ürettiği cevap bağlandığı reseptör türüne bağlıdır. Bu bağlamda önemli olan iki ana glutamat reseptörü sınıfı vardır: NMDAR ve mGluR. Mevcut araştırmada, yazarlar bu reseptörlerin yeni proteinlerin sentezini düzenledikleri ve böylece sinir hücreleri içindeki enerji seviyesini etkileyen farklı kinetiklere sahip olduklarını keşfettiler. “Bu bilgiler, bu reseptörlerin getirdiği sinaptik plastisite mekanizmalarını daha iyi anlamamıza yardımcı olabilir” diye ekliyor, doktora öğrencisi ve yayının ilk yazarı Sudhriti Ghosh Dastidar.
Protein sentezi enerji gerektiren bir süreçtir ve vücudumuzdaki hücrelerin çoğunda protein sentezi üzerinde sıkı bir kontrol vardır ve onu doğrudan ATP formundaki enerji kullanılabilirliğine bağlar. AMP ile aktifleştirilen protein kinaz (AMPK) adlı bir protein molekülü önemli bir kontrol mekanizmasıdır ve enerji tükenmesi üzerine protein sentezini engeller. Ancak beyinde, AMPK'nin olağan işlevi nöronal sinyallemeye sadık davranacak şekilde değiştirilir. Protein sentezine izin vermek için nöronal aktivite, enerji seviyeleri düşse bile AMPK'yı sessiz tutar. Bu gözlemler beynin neden genel olarak bu kadar enerjiye ihtiyaç duyduğunu açıklamaya yardımcı olur.
Ravi, “Protein sentezi düzenlemesini anlamak hafızanın moleküler mekanizmalarını aydınlatmak için ihtiyacımız olan ışıktır” diyor. Bu nedenle, nöronlarda aktiviteye bağlı protein sentezi ve enerji metabolizması arasındaki önemli bağın belirlenmesi, bu araştırma çalışmasının önemli bir sonucudur.

Makale kaynağı: Hüseyin Türkmaya ( Facebook)
Kaynak: https://www.instem.res.in/content/energy-budgeting-brain-protein-synthesis-takes-lions-share

#Yetişkin insan beyni # omurilik # vücudumuz # Sinaps # enerji # Protein Sentezi