Биология

Выяснен механизм работы глутаматного транспортера архей

Grabe Lab/University of Pittsburgh

Ученые МФТИ вместе с коллегами из Нидерландов выяснили, как работает глутаматный транспортер архей. Он оказался похож на лифт, а результаты исследования помогут создать лекарства от шизофрении и других психических заболеваний. Статья о работе опубликовано в журнале Nature Communications.

У человека нервные импульсы передаются с помощью нейронов, которые способны генерировать электрический заряд. Они состоят из тела и двух видов отростков — дендритов и аксонов. Первых обычно много, а второй — один. Для передачи сигналов между нейронами существуют особые структуры — синапсы.

Синапс передает сигналы, используя специальные химические вещества — нейромедиаторы. Нейрон, чтобы передать такой сигнал, должен выделить в синаптическую щель молекулы нужного нейромедиатора. У нервной клетки, принимающей сигнал, на мембране есть рецепторы, которые распознают молекулы и запускают в ответ на их присутствие передачу нервного импульса. Очень важен также процесс удаления нейромедиатора из синаптической щели, чтобы было возможно создание нового импульса. Эту функцию выполняют белки-транспортеры, закачивающие молекулы нейромедиатора из синаптической щели обратно в клетку. Они расположены на самом нейроне рядом с синапсом или на близлежащих клетках нейроглии.

В новом исследовании сотрудники МФТИ вместе с иностранными учеными раскрыли полный механизм работы одного из таких транспортеров — GltTk. Он отвечает за удаление молекул глутамата из синаптической щели. В организме она отвечает за возбуждение — то есть способствует проведению нервного импульса. При нарушении работы транспортера начинаются сбои в захвате глутамата из синаптической щели — это обычно наблюдается при шизофрении и других психических расстройствах, а также при нейродегенеративных заболеваниях.

Чтобы понять механизм работы человеческого транспортера, российские ученые обратились к его аналогу, обнаруженному у архей — одного из трех доменов живых организмов, которые представляют собой одноклеточные организмы, имеющие независимую от бактерий эволюционную историю развития.

Чтобы получить структуру транспортера архей, ученые использовали криоэлектронную микроскопию. При исследовании структур белков этим методом белок замораживают, чтобы он «не шевелился», а потом фотографируют с помощью пучка электронов со всех сторон. Затем компьютерные алгоритмы помогают воссоздать трехмерную структуру молекулы. После чего такая модель может помочь, например, найти вещества, взаимодействующие с этим белком и изменяющие его функцию. Такие соединения могут выступить затем в качестве лекарственных препаратов для лечения различных расстройств.

Оказалось, что молекулы глутаматного транспортера объединяются в тримеры. Каждая молекула состоит из двух частей: неподвижной, погруженной в мембрану, и подвижного транспортного домена. Вся структура в общем похожа на лифт: в ней есть «дверь», при открытии которой передвижение подвижной части блокируется и транспортер не переносит вещество. Но как только при вхождении ионов натрия и молекулы аспартата дверь закрывается, «лифт» может ехать.

В результате исследования авторы получили 15 индивидуальных структур мономеров глутаматного транспортера и 5 структур тримеров, включая промежуточные конформации. Также ученые подтвердили независимый транспорт субстратов через разные мономеры.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.