NSMBio: Исследование проливает свет на истоки неврологических заболеваний

Новое исследование, проведенное группой ученых из Университета Макгилла и Университета Вандербильта, проливает свет на наше понимание молекулярных истоков некоторых форм аутизма и умственной отсталости.

Впервые ученые смогли успешно получить изображения с атомным разрешением быстро движущегося ионотропного глутаматного рецептора (iGluR) в процессе переноса кальция. iGluR и их способность переносить кальций жизненно важны для многих функций мозга, таких как зрение или другая информация, поступающая от органов чувств. Кальций также вызывает изменения в сигнальной способности iGluRs и нервных связей, что является ключевым клеточным событием, которое приводит к нашей способности приобретать новые навыки и формировать воспоминания.

iGluRs также являются ключевыми игроками в развитии мозга, а их дисфункция в результате генетических мутаций, как было показано, приводит к некоторым формам аутизма и умственной отсталости. Однако основные вопросы о том, как iGluR вызывают биохимические изменения в физиологии мозга, транспортируя кальций, остаются малоизученными.

В ходе исследования ученые сделали миллионы снимков белка iGluR в процессе транспортировки кальция и неожиданно обнаружили временный карман, который задерживает кальций на внешней стороне белка. Имея под рукой эту информацию, ученые использовали электрофизиологические записи высокого разрешения, чтобы наблюдать за движением белка в процессе транспортировки кальция в нервную клетку.

Полученные результаты очень важны, поскольку мы впервые описали механизм транспортировки кальция, который в конечном итоге управляет клеточными процессами, приводящими к обучению и памяти, — говорит Дерек Боуи, ведущий автор исследования, опубликованного в журнале Nature Structural and Molecular Biology, и содиректор группы информационных систем клетки в Школе биомедицинских наук Макгилла.

Обнаруженный биологический механизм не только сохранился среди всех видов млекопитающих, но и встречается в организмах, которые ответвились от эволюционного пути человека более 500 миллионов лет назад.

Первоначальный проект белка был настолько хорош, что, похоже, эволюции не нужно было его менять, — говорит Боуи.

«Визуализация крошечных ионов и молекул воды в поре канала с помощью технологии крио-ЭМ была удивительным опытом. Она высветила древний карман для связывания кальция, который мы смогли понять с функциональной точки зрения в сотрудничестве с лабораторией Боуи. Наша находка имеет фундаментальное значение для кальциевой сигнализации в нейронах и выдвигает интересные гипотезы о синаптической функции, которые могут быть проверены экспериментами в будущем», — говорит Накагава, ведущий автор работы и профессор кафедры молекулярной физиологии и биофизики Школы фундаментальных наук Вандербильта.

29.02.2024