16.12.2020
ФизТех

Биофизики прояснили процесс переноса глутамата в нервной системе, использовав рентген и молекулярное моделирование

4.2

Сотрудники Центра исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ совместно с коллегами из Юлихского исследовательского центра (Германия) установили роль ионов натрия в переносе глутамата в центральной нервной системе. Глутамат — наиболее значимый возбуждающий нейромедиатор. Он удаляется из синаптической щели между нейронами при помощи белков из семейства EAAT — транспортеров возбуждающих аминокислот.

Биофизики прояснили процесс переноса глутамата в нервной системе, использовав рентген и молекулярное моделирование / ©Getty images

Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances. Глутамат служит нейромедиатором, который передает активирующий сигнал от одного нейрона другому. Чтобы обеспечить корректную работу этой системы, нейромедиатор удаляется из синаптической щели вскоре после его высвобождения из нервной клетки. Эту задачу выполняют белки семейства EAAT — переносчики, или транспортеры, глутамата.

Белки EAAT являются вторичными транспортерами, способность которых возвращать глутамат обратно в нервные клетки основана на использовании перепада в концентрации ионов натрия внутри и снаружи клетки. Для осуществления переноса транспортер связывается с нейромедиатором и тремя ионами натрия в межклеточном пространстве. Концентрация натрия внутри клетки значительно ниже, и именно этот перепад служит источником энергии, позволяющим белку перенести нейромедиатор через клеточную мембрану.

До недавнего времени оставались неясными подробности связывания белков EAAT с глутаматом и тремя ионами натрия, а также точная роль последних в переносе нейромедиатора. Авторы статьи в Science Advances ответили на этот вопрос, получив при помощи рентгеноструктурного анализа детальное изображение в высоком разрешении, на котором виден переносчик глутамата после его связи с натрием, но до «подбора» нейромедиатора. Далее ученые провели молекулярное моделирование на суперкомпьютерах Юлиха и ряд функциональных экспериментов, в результате чего удалось установить, каким образом присоединение двух ионов натрия вызывает последующее связывание глутамата и третьего иона (рисунок 1).

Рисунок 1. Атомистическое молекулярно-динамическое моделирование связывания иона натрия (Na+) с транспортерами глутамата. Отрицательный ион Asp — аспартат / ©Forschungszentrum Jülich / Пресс-слжуба МФТИ

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. «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 Кирилл Ковалев, сотрудник Центра исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), известен также как Физтех — ведущий российский вуз по подготовке специалистов в области теоретической, экспериментальной и прикладной физики, математики, информатики, химии, биологии и смежных дисциплин. Расположен в городе Долгопрудном Московской области, отдельные корпуса и факультеты находятся в Жуковском и в Москве.
20 октября
Александр Березин

Новая работа в авторитетном научном журнале показала, что за восемь месяцев титр антител от мРНК-вакцин падает в десятки раз, а от векторной — на том же аденовирусе, что «Спутник-лайт» — почти не уменьшается вовсе. На сегодня ясно, что снижение уровня антител — главная причина падения защиты от Pfizer с 90% до 47% за полгода. Значит ли это, что страны, поставившие на аденовирусно-векторные вакцины, сделали лучший выбор? И за счет чего они могли опередить такую вроде бы революционную вакцинную платформу, как мРНК? Наконец: действительно ли «Спутник» может повысить риск заражения ВИЧ, как это утверждают медицинские власти ЮАР?

Сегодня, 12:32
Алиса Гаджиева

Археологи обнаружили доказательства того, что доисторическое строение возрастом в 11 тысяч лет использовали для церемониальных действий, а потом преднамеренно засыпали землей.

Позавчера, 16:51
Мария Осетрова

Не претендуя на абсолютную точность, новая численная оценка открывает дополнительные возможности для экспериментальной проверки.

18 октября
Елена Синицкая

На днях израильский ныряльщик обнаружил на дне Средиземного моря у Хоф-ха-Кармель древние предметы, среди которых оказался меч удивительной сохранности. По мнению специалистов Израильского управления древностей, железный меч с клинком около одного метра и 30-сантиметровой рукоятью принадлежал крестоносцу и датируется XII веком.

19 октября
Илья Ведмеденко

В КНР испытали монолитный твердотопливный ракетный двигатель, имеющий самую большую тягу в мире. Разработка изделия важна для создания ракет тяжелого класса.

20 октября
Александр Березин

Новая работа в авторитетном научном журнале показала, что за восемь месяцев титр антител от мРНК-вакцин падает в десятки раз, а от векторной — на том же аденовирусе, что «Спутник-лайт» — почти не уменьшается вовсе. На сегодня ясно, что снижение уровня антител — главная причина падения защиты от Pfizer с 90% до 47% за полгода. Значит ли это, что страны, поставившие на аденовирусно-векторные вакцины, сделали лучший выбор? И за счет чего они могли опередить такую вроде бы революционную вакцинную платформу, как мРНК? Наконец: действительно ли «Спутник» может повысить риск заражения ВИЧ, как это утверждают медицинские власти ЮАР?

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

12 октября
Алиса Гаджиева

Две тысячи лет назад многие сооружения строили лучше, чем сегодня.

27 сентября
Мария Азарова

Новое исследование генетиков из Германии и Италии, похоже, помогло найти ответ на вопрос, который занимал ученых свыше двух тысяч лет: откуда взялись этруски?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: