Научное исследование определяет компоненты ионных каналов как критические регуляторы нейронных связей.

Компоненты кальциевых каналов играют решающую роль в формировании синапсов. Это удивительный вывод исследования, включающего более десяти лет исследований, из-за сложных экспериментальных проблем. Результаты опубликованы в PNAS.Cегодня. Лаборатория в рамках исследовательской программы «Психическое здоровье и неврология» Университета медицинских наук Карла Ландштейнера в Кремсе, Австрия (KL Krems) занимается изучением нейронных функций регуляторных белков так называемых потенциалзависимых кальциевых каналов. В последние годы эти белки, названные α2δ, стали важными регуляторами синаптической передачи между нервными клетками. Однако открытие этих белков, критически регулирующих образование возбуждающих синапсов в центральной нервной системе, стало неожиданностью.

Нервы наэлектризованы. Живая картина, но учитывая, что поток ионов действительно передает нервные сигналы недалеко от реальности. Передача сигналов между нервными клеткамизависит от потенциал-управляемых кальциевых каналов. Эти каналы запускают высвобождение нейротрансмиттеров в синапсах (связи между нейронами) и, следовательно, модулируют высшие функции мозга, такие как обучение и память. Белки α2δ являются регуляторными компонентами кальциевых каналов, а также служат мишенями для габапентина, препарата, используемого для лечения эпилепсии и нейропатической боли. Однако по определенным причинам выяснение синаптических функций этих белков оказалось чрезвычайно трудным. В рамках проекта, включающего десять лет исследований, группа, возглавляемая профессором Джеральдом Обермэром, главой отдела физиологии в KL Krems, в рамках исследовательской программы «Психическое здоровье и нейробиология» определила удивительную и фундаментальную новую функцию этого белка .

Нокаут за три шага

Современный метод характеристики белков включает «выбивание» гена белка с последующим анализом последствий для различных функций клетки. Однако в головном мозге существуют три различных типа белков α2δ, и каждая из этих трех изоформ может до некоторой степени компенсировать потерю других. Этот факт вызвал серьезную экспериментальную проблему, как объясняет профессор Обермэр: «Каждая изоформа кодируется своим собственным геном. Если мы выбиваем один из них, другие белки вступают в качестве замены, по крайней мере, до некоторой степени. Итак, мы имели разработать экспериментальную модель, в которой ни один из трех генов не экспрессируется ». Это оказалось огромной экспериментальной задачей с вероятностью успеха менее 5%. Однако, преодолев это препятствие, команда сделала уникальные новые открытия.

«Наши результаты позволяют сделать неожиданный вывод: пресинаптические белки α2δ абсолютно необходимы для образования возбуждающих синапсов», — говорит профессор Обермайр в результате многолетних исследований, начатых в Медицинском университете Инсбрука, Австрия. «Эта новая роль белков α2δ выходит далеко за рамки регуляции клеточных кальциевых потоков». Недавние публикации команды Обермэра, а также других авторов уже предложили «транссинаптическую» функцию белков α2δ, однако новая фундаментальная роль не сразу была очевидна. Но в ходе многих экспериментов, отчасти в сотрудничестве с другими международными лабораториями, как, например, исследовательская группа, возглавляемая профессором Рюичи Шигемото из Института науки и технологий Австрии, постепенно вырисовывалась окончательная картина.