Ученые МФТИ вместе с коллегами из Нидерландов выяснили, как работает глутаматный транспортер архей. Он оказался похож на лифт, а результаты исследования помогут создать лекарства от шизофрении и других психических заболеваний. Статья о работе опубликована в журнале Nature Communications.
У человека нервные импульсы передаются с помощью нейронов, которые способны генерировать электрический заряд. Они состоят из тела и двух видов отростков — дендритов и аксонов. Первых обычно много, а второй — один. Для передачи сигналов между нейронами существуют особые структуры — синапсы.
Синапс передает сигналы, используя специальные химические вещества — нейромедиаторы. Нейрон, чтобы передать такой сигнал, должен выделить в синаптическую щель молекулы нужного нейромедиатора. У нервной клетки, принимающей сигнал, на мембране есть рецепторы, которые распознают молекулы и запускают в ответ на их присутствие передачу нервного импульса. Очень важен также процесс удаления нейромедиатора из синаптической щели, чтобы было возможно создание нового импульса. Эту функцию выполняют белки-транспортеры, закачивающие молекулы нейромедиатора из синаптической щели обратно в клетку. Они расположены на самом нейроне рядом с синапсом или на близлежащих клетках нейроглии.
В новом исследовании сотрудники МФТИ вместе с иностранными учеными раскрыли полный механизм работы одного из таких транспортеров — GltTk. Он отвечает за удаление молекул глутамата из синаптической щели. В организме она отвечает за возбуждение — то есть способствует проведению нервного импульса. При нарушении работы транспортера начинаются сбои в захвате глутамата из синаптической щели — это обычно наблюдается при шизофрении и других психических расстройствах, а также при нейродегенеративных заболеваниях.
Чтобы получить структуру транспортера архей, ученые использовали криоэлектронную микроскопию. При исследовании структур белков этим методом белок замораживают, чтобы он «не шевелился», а потом фотографируют с помощью пучка электронов со всех сторон. Затем компьютерные алгоритмы помогают воссоздать трехмерную структуру молекулы. После чего такая модель может помочь, например, найти вещества, взаимодействующие с этим белком и изменяющие его функцию. Такие соединения могут выступить затем в качестве лекарственных препаратов для лечения различных расстройств.
В результате исследования авторы получили 15 индивидуальных структур мономеров глутаматного транспортера и 5 структур тримеров, включая промежуточные конформации. Также ученые подтвердили независимый транспорт субстратов через разные мономеры.
Текст: МФТИ
