В мозгу обнаружен «молекулярный лифт», что должно помочь созданию лекарств против шизофрении

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

Аминокислота глутамат в мозгу человека выполняет роль главного возбуждающего нейромедиатора, передающего сигналы между нейронами. Молекулы нейромедиатора передают нервный импульс между клетками нервной системы — нейронами. Нейроны соединены между собой особыми контактами — синапсами. Именно в них из передающего нейрона выделяются молекулы нейромедиатора, которые запускают возбуждение последующего нейрона в цепи.

Чтобы избежать перестимуляции последующего нейрона и обеспечить прохождение нового нервного импульса, молекулы нейромедиатора должны быть немедленно удалены из синапса. Работу по удалению нейромедиатора глутамата из синапса осуществляют особые мембранные белки — глутаматные транспортеры.

Альберт Гуськов из МФТИ совместно с коллегами из Гронингена (Нидерланды) расшифровали трехмерную структуру глутаматного транспортера из архей, ближайшего белка-родственника глутаматного транспортера человека. Показано, что молекулы транспортера объединяются в тримеры. И, что более важно, расшифрован механизм работы данного белка.

«С помощью этих структур мы наконец-то можем объяснить, как эти белки предотвращают нерегулируемое проникновение натрия в клетку, — объясняет профессор Гуськов, заведующий лабораторией структурной электронной микроскопии биологических систем МФТИ. — В транспортном домене по аналогии с лифтом есть дверь, и пока она открыта, лифт никуда не поедет. И только когда ионы натрия, а затем и субстрат (в данном случае аспартат) зайдут в лифт, дверь закроется и лифт поедет. То есть если зашли только ионы натрия, этого будет недостаточно для закрытия двери.

Это делает транспорт очень эффективным, что особенно важно в случае человеческих белков — ведь там уже речь идет не о том, чтобы “скушать” аспартат, как в случае архей, а в переносе информации между нейронами». Знать все детали механизма работы белков из семейства глутаматных транспортеров крайне важно, так как их дисфункция у человека приводит к развитию шизофрении и других психических заболеваний.

Структура глутаматного транспортера была расшифрована учеными с помощью наиболее современного метода структурной биологии — криоэлектронной микроскопии. В данном методе молекулы белка замораживают, а далее фотографируют со всех сторон с помощью мощного электронного микроскопа. Сложные алгоритмы обработки изображений позволяют расшифровать трехмерную структуру белка, которая неразрывным образом связана с его функцией. 

ФизТех

381 статей

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.

Показать больше