Исследователи из МФТИ совместно с немецкими коллегами установили, как белки-транспортеры осуществляют перенос нейромедиатора глутамата и ионов натрия в центральной нервной системе. Результаты исследования могут лечь в основу новых подходов к лечению ишемических болезней головного мозга. Статья опубликована в журнале Science Advances.
Атомарное молекулярно-динамическое моделирование связывания иона натрия (Na+) с транспортерами глутамата. Отрицательный ион Asp− — аспартат
Forschungszentrum Jülich
«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 соавтор работы Кирилл Ковалев.
Глутаминовая кислота (в научном просторечии — глутамат) служит также нейромедиатором, который передает активирующий сигнал от одного нейрона другому. Вскоре после высвобождения нейромедиатора в синаптическую щель между нейронами он удаляется из нее с помощью вторичных транспортеров, белков семейства EAAT. Транспортер связывается с нейромедиатором и тремя ионами натрия в межклеточном пространстве. Концентрация натрия внутри клетки значительно ниже, и этот перепад служит источником энергии, позволяющим белку перенести нейромедиатор через клеточную мембрану. До недавнего времени оставались неясными подробности этого процесса.
Теперь ученые при помощи рентгеноструктурного анализа получили детальное изображение переносчика глутамата после его связывания с натрием, но до присоединения нейромедиатора. После этого авторы провели молекулярное моделирование на суперкомпьютерах и ряд функциональных экспериментов, в результате которых им удалось установить, каким образом присоединение двух ионов натрия вызывает последующее связывание глутамата и третьего иона. 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.
Текст: МФТИ
Alleva, C., Kovalev, K., Astashkin, R., Berndt, M. I., Baeken, C., Balandin, T., … Machtens, J.-P. (2020). Na+-dependent gate dynamics and electrostatic attraction ensure substrate coupling in glutamate transporters. Science Advances, 6(47). https://doi.org/10.1126/sciadv.aba9854
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…
Глутамат, высвобождающийся в возбуждающих синапсах, активно удаляется из синаптической щели астроцитами, несущими белок-переносчик глутамата GLT1 на своих перисинаптических отростках, которые часто прилегают к синапсам. Однако…
Интернейроны (interneurons, вставочные нейроны) — нейроны, в отличие от сенсорных и двигательных нейронов, получающие и передающие сигналы только от нейронов. На этом снимке мы видим интернейрон,…
Перед вами — снимок из Wellcome Collections. На нем вы видите малька данио рерио возрастом всего 24 часа. Сине-зеленым показаны глутаматергические нейроны (напомним, в мозге человека…
Исследователи из медицинского центра Бет-Израел (Нью-Йорк, США) обнаружили, что употребление бульона, богатого умами (пищевые добавки группы Е600-Е699, основное вещество — глутамат натрия) провоцирует изменение мозговой…
Слева на картинке вы можете видеть то, чего до 2017 года не удавалось увидеть никому: фотографию работающего глутаматного рецептора в действии. AMPA-рецептор (рецептор α-амино-3-гидрокси-5-метил-4-изоксазолпропионовой кислоты)…
Читая состав на упаковке продуктов питания, мы часто видим среди ингредиентов глутамат натрия. Кто-то сразу вернёт такой продукт на полку, потому что слышал, что он…
