Нейронауки в Nature и Science. Выпуск 103: протеиновые капли для нейронов и иммунитета

Американские исследователи определили механизм формирования и биохимическую роль так называемых протеиновых «капель». Они необходимы для хранения нейромедиаторов в нейронах, а также участвуют в формировании иммунного ответа. В будущем данные могут помочь в разработке методов лечения аутоиммунных заболеваний.

В этой трехмерной реконструкции синаптические везикулы (синие сферы) группируются в нервной терминали (концевом участке аксона) вблизи синаптического перехода (красный). Разрешение – 0,4 микрометра. Credit: Pietro De Camilli Lab


Исследование протеиновых «капель», результаты которого опубликованы в Science, провели две независимые группы ученых. Команда Пьетро де Камилли (Pietro De Camilli) в Йельской школе медицины изучала, как эти структуры участвуют в передаче нервных импульсов в головном мозге. А группа Чжицзяна Чэня (Zhijian J. Chen) в Юго-западном медицинском центре Техасского Университета установила, что такие капли необходимы для синтеза интерферона I типа и последующей инициации иммунного ответа.

Протеиновые капли – это белковые пузырьки, которые формируются в цитоплазме клеток. Они образуются в результате разделения фаз – как, например, при расслоении воды и масла. Один из белков, который способен формировать такие капли – синапсин, обнаруженный Де Камилли еще в 1980-е годы. Он находится на поверхности кластеров синаптических везикул – крохотных сфер, окруженных мембраной. В везикулах содержатся нейромедиаторы – молекулы, которые передают электрохимический импульс между нейронами или же от нейронов к другим типам клеток. Роль синапсина долгие годы оставалась тайной для ученых, но последняя работа группы Де Камилли показала, что именно синапсин формирует из везикул крупные пузыри, в которых хранится запас нейромедиаторов.

Чжицзян Чэнь и его сотрудники обнаружили способность формировать капли у другого белка – фермента сGAS (цикло-ГМФ-АМФ-синтазы). Он играет ключевую роль в распознавании чужеродного генетического материала в цитоплазме клетки. В присутствии ДНК сGAS формирует капли, играющие роль своеобразного микрореактора, в котором синтезируется молекула посредник – cGAMP (циклический гуанозин монофосфат — аденозин монофосфат). Эта молекула, в свою очередь, индуцирует синтез интерферона I типа, который регулирует активность иммунной системы.

Эти работы показывают, насколько важную роль в клетках играют процессы фазового разделения. Исследование Де Камилли имеет в основном теоретическую важность, а открытие группы Чена поможет понять механизмы формирования аутоиммунных заболеваний – таких, как артрит, волчанка или рассеянный склероз. Ведь именно нарушения в работе сGAS приводят к тому, что организм реагирует на собственную ДНК как на чужеродную и развивает иммунный ответ против собственных тканей.


Текст: Полина Гершберг

A liquid phase of synapsin and lipid vesicles by Dragomir Milovanovic, Yumei Wu, Xin Bian, Pietro De Camilli in Science. Published July 2018

DOI: 10.1126/science.aat5671

DNA-induced liquid phase condensation of cGAS activates innate immune signaling by Mingjian Du, Zhijian J. Chen in Science. Published July 2018

DOI: 10.1126/science.aat1022

Читайте материалы нашего сайта в FacebookВКонтактеЯндекс-Дзен и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram.