05.03.2020
ФизТех

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

5.5

Биофизики из МФТИ вместе с коллегами из Нидерландов показали механизм работы глутаматного транспортера из архей. Оказалось, что транспортный механизм напоминает лифт: «дверца» открывается — ионы и молекулы субстрата заходят, «дверца» закрывается — и они перемещаются через мембрану. Понимание этого механизма крайне важно для создания лекарств против шизофрении и других психических заболеваний.

Нейроны мозга / ©functionalremedies.com

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.

Структура глутаматного транспортера из архей в разных состояниях. Каждая картинка представляет собой «моментальный снимок» , в котором мономеры находятся в состояниях: открытом внутрь (голубой цвет), частично открытом наружу без субстрата (циан), частично открытом наружу с субстратом (синий) и полностью открытом наружу (темно-синий) / ©Nature Communications / Пресс-служба МФТИ

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. 

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.
11 часов назад
Мария Азарова

Американские исследователи оценили вероятность повторного заражения коронавирусами SARS-CoV, HCoV-229E, HCoV-OC43, HCoV-NL63 и особенно SARS-CoV- 2.

8 часов назад
Мария Азарова

В Великобритании провели крупное популяционное исследование с участием более 32 миллионов человек. Авторы работы изучили неврологические осложнения, связанные с вакцинами ChAdOx1nCoV-19 и BNT162b2, а также после самого Covid-19.

Сегодня, 12:14
Илья Ведмеденко

На выставке ADEX-2021 южнокорейская корпорация KAI представила полноразмерный макет перспективного боевого вертолета Marine Attack Helicopter, способного применять многофункциональные БПЛА MUM-T.

11 часов назад
Мария Азарова

Американские исследователи оценили вероятность повторного заражения коронавирусами SARS-CoV, HCoV-229E, HCoV-OC43, HCoV-NL63 и особенно SARS-CoV- 2.

22 октября
Ольга Иванова

Американские исследователи пришли к выводу, что человеческий мозг уменьшился из-за процессов глобализации, кооперации и разделения труда.

22 октября
Александр Березин

Повелители тундростепей Евразийского континента, оказывается, вовсе не вымерли с концом ледникового периода. Вопреки тому, что считалось ранее, они выжили — как минимум на Таймыре и как минимум до 1900 года до нашей эры. А это на много веков позже постройки пирамиды Хеопса. Получается, человек не привел мамонта к вымиранию? Или, напротив, нашел затерянные на Таймыре остатки вида и уничтожил их совсем недавно? Это сложный вопрос, от которого зависит ответ на другой: могут ли слоны заселить Север России и в наши дни?

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: