Ученые выяснили, как в нервной системе переносится глутамат
Перенос веществ в синаптической щели
© Bruce Coleman/Photoshot/picture alliance
Исследователи из МФТИ совместно с немецкими коллегами установили, как белки-транспортеры осуществляют перенос нейромедиатора глутамата и ионов натрия в центральной нервной системе. Результаты исследования могут лечь в основу новых подходов к лечению ишемических болезней головного мозга. Статья опубликована в журнале Science Advances.
Сотрудники Центра исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ совместно с коллегами из Юлихского исследовательского центра выяснили, как белок-транспортер EAAT связывает глутамат и ионы натрия в синаптической щели, чтобы вернуть нейромедиатор обратно в клетку.
«Наши результаты помогут глубже понять, как работает транспорт нейромедиаторов в центральной нервной системе млекопитающих, и причины нарушения этого транспорта. Последнее приводит к проблемам с обучением и памятью», — рассказывает соавтор работы Кирилл Ковалев.
Аминокислота глутамат служит также нейромедиатором, который передает активирующий сигнал от одного нейрона другому. Вскоре после высвобождения нейромедиатора в синаптическую щель между нейронами он удаляется из нее с помощью вторичных транспортеров, белков семейства EAAT. Транспортер связывается с нейромедиатором и тремя ионами натрия в межклеточном пространстве. Концентрация натрия внутри клетки значительно ниже, и этот перепад служит источником энергии, позволяющим белку перенести нейромедиатор через клеточную мембрану. До недавнего времени оставались неясными подробности этого процесса.
Атомистическое молекулярно-динамическое моделирование связывания иона натрия (Na+) с транспортерами глутамата. Отрицательный ион Asp− — аспартат
© Forschungszentrum Jülich
Теперь ученые при помощи рентгеноструктурного анализа получили детальное изображение переносчика глутамата после его связывания с натрием, но до присоединения нейромедиатора. После этого авторы провели молекулярное моделирование на суперкомпьютерах и ряд функциональных экспериментов, в результате которых им удалось установить, каким образом присоединение двух ионов натрия вызывает последующее связывание глутамата и третьего иона. Результаты исследования раскрывают важные молекулярные механизмы обработки информации в мозге и могут лечь в основу новых подходов к лечению ишемических болезней головного мозга, таких как инсульт, при котором нарушение переноса глутамата приводит к повышению его концентрации.
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.