Как РНК-связывающие белки модулируют синаптические ответы на импульсы нервных клеток

Исследователи Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) из Мюнхена показали, как РНК-связывающие белки модулируют синаптические ответы, которые опосредуют передачу импульсов нервных клеток.

Клетки центральной нервной системы обладают высокой степенью гибкости, что позволяет им адаптироваться к меняющимся требованиям и реагировать на меняющиеся паттерны нейрональной активности. Это достигается путем модуляции связей между нервными клетками, которые опосредуются структурами, называемыми синапсами, которые определяют, как соседние нейроны реагируют на стимуляцию. Эти корректировки, в свою очередь, требуют внутриклеточного транспорта мРНК. Следовательно, необходимые белки могут быть синтезированы рядом с самими синапсами. Определенные мРНК-связывающие белки играют жизненно важную роль в этом процессе. Группа исследователей под руководством биохимика LMU Майкла Киблера подробно описала два таких белка. Исследование показывает, что они модулируют различные аспекты синаптической передачи. Тем самым,

Рассматриваемые РНК-связывающие белки, названные Staufen и Pumilio соответственно, как известно, выполняют важные функции в центральной нервной системе . Оба участвуют в регуляции синаптической передачи и имеют общий набор целевых РНК. Их даже можно найти в одних и тех же гранулах РНК — гетерогенных частицах, состоящих из мРНК и белков, которые направляют их к конечному пункту назначения. « Функциональные взаимодействия между двумя РНК-связывающими белками и природа сигнальных путей, которые они регулируют в нервных клетках, оставались неизвестными до сих пор», — говорит Рико Шивек, ведущий автор нового отчета.

Используя культивируемые нервные клетки , исследовательская группа Киблера показала, что Штауфен и Пумилио совершенно по-разному контролируют активность синапсов. Штауфен в первую очередь контролирует уровни мРНК и, следовательно, количество кодируемых ими белков. Pumilio, с другой стороны, напрямую регулирует процесс трансляции мРНК и контролирует, сколько белкасинтезируется на молекулу мРНК. Фактически, он играет двойную роль в самой синаптической передаче. «Мы продемонстрировали, что Pumilio является до сих пор неизвестным координатором тормозных синапсов и, следовательно, регулирует возбудимость синапсов нейронов», — объясняет Шивек. Если ген Pumilio удален, синапсы становятся гиперактивными, и общий уровень нейрональной активности увеличивается. Основываясь на своих результатах, Киблер и его коллеги предполагают, что Pumilio и Staufen можно рассматривать как факторы инь и янь, которые вместе контролируют экспрессию синаптических белков. Благодаря своему дифференцированному и высокоселективному воздействию на множество процессов, они чувствительно настраивают активность отдельных синапсов.

Нарушение нейронального равновесия является признаком неврологических и психоневрологических расстройств, таких как эпилепсия и аутизм. Исследователи полагают, что их результаты будут способствовать лучшему пониманию этих состояний, поскольку они дают представление о механизмах, которые позволяют различным РНК-связывающим белкам изменять функциональные характеристики синапсов .