Отслеживание белков рецепторов может раскрыть молекулярные основы памяти и обучения

Нейроны в нашей нервной системе «разговаривают» друг с другом, отправляя и получая химические сообщения, называемые нейротрансмиттерами. Этому общению способствуют белки клеточной мембраны, называемые рецепторами, которые улавливают нейротрансмиттеры и передают их через клетки. В недавнем исследовании, опубликованном в Nature Communications , ученые из Японии сообщают о своих выводах о динамике рецепторов, которые могут помочь понять процессы формирования памяти и обучения.

Регуляция движения и локализации рецепторов в нейроне важна для синаптической пластичности, важного процесса в центральной нервной системе. Конкретный тип рецептора глутамата, известный как рецептор глутамата AMPA-типа (AMPAR), подвергается постоянному циклу «транспортировки», циклически перемещаясь в нейронную мембрану и выходя из нее. «Точное регулирование этого процесса« торговли людьми »связано с обучением, формированием памяти и развитием нейронных цепей», — говорит профессор Сигеки Киёнака из Университета Нагоя, Япония, который руководил вышеупомянутым исследованием.

Хотя методов анализа трафика AMPAR доступно множество, у каждого из них есть свои ограничения. Биохимические подходы включают «пометку» рецепторного белка биотином (витамином B). Однако это требует очистки белков после мечения, что затрудняет количественный анализ. Другой метод, который включает производство белков рецептора «слияния», меченных флуоресцентным белком, может мешать самому процессу доставки. «В большинстве случаев эти методы в значительной степени полагаются на сверхэкспрессию субъединиц-мишеней. Однако избыточная экспрессия одной субъединицы рецептора может мешать локализации и / или перемещению нативных рецепторов в нейронах» , — объясняет профессор Кийонака.

С этой целью исследователи из Университета Нагоя, Университета Киото и Университета Кейо разработали AMPAR-селективный реагент (химический агент, вызывающий реакции), который позволил им маркировать AMPAR химическими зондами в культивируемых нейронах в два этапа, сочетая сродство маркировка с биосовместимой реакцией. Новый метод, как ожидал профессор Киёнака, оказался лучше традиционных: он позволил ученым анализировать передачу рецепторов как в более короткие, так и в гораздо более длительные периоды (более 120 часов) и не требовал дополнительных этапов очистки после маркировки .

Анализ команды показал, что концентрация AMPAR в синапсах в три раза выше, чем в дендритах, а также период полураспада в нейронах, составляющий 33 часа. Кроме того, ученые использовали этот метод для маркировки и анализа трафика глутаматных рецепторов NMDA-типа (NMDAR) и получили период полураспада в нейронах, равный 22 часам. Интересно, что оба значения периода полужизни были значительно больше, чем те, о которых сообщалось в HEK293T (линия клеток почек). Исследователи объяснили это образованием больших белковых комплексов рецептора глутамата и — в случае AMPAR — различием в уровнях фосфорилирования.