Наш мозг гудит от электрической активности, создаваемой ионами натрия и калия, входящими и выходящими из нейронов через специализированные поры. Чтобы постоянная болтовня не превратилась в хаос, активность этих ионных каналов должна строго регулироваться.
Одна из возможностей – выдать каналам билет прямо в мусорный контейнер, обнаружили исследователи из Института биологических исследований Солка. Новый координатор внутриклеточного движения отключает калиевые каналы со своей работы и отправляет их на завод по переработке, когда это не нужно, чтобы ослабить возбудимость клеток мозга, сообщают они в сентябрьском номере журнала Nature Neuroscience.
«Нейроны должны интегрировать множество входящих сигналов от других нейронов и должны строго регулировать присущую им возбудимость мембран», – говорит Пол А. Слезингер, к.D., доцент лаборатории биологии пептидов в Институте Солка, который руководил исследованием. «Контроль поверхностной экспрессии ионных каналов с помощью транспортных молекул – очень эффективный способ сделать это», – добавляет он.
Клетки мозга передают сигнал, посылая электрические импульсы по своим аксонам, длинным волосовидным отросткам, которые достигают соседних нервных клеток. Они вступают в контакт через специализированные структуры, называемые синапсами, от греческого слова, означающего «сцепляться вместе».”Когда электрический сигнал достигает конца аксона, изменение напряжения вызывает высвобождение нейротрансмиттеров, химических посредников мозга.
Эти молекулы нейротрансмиттеров затем перемещаются по пространству между нейронами и запускают электрический сигнал в соседней клетке – если только принимающий конец не украшен так называемыми каналами GIRK, то есть. В ответ на входящие сигналы эти каналы открываются, создавая множество небольших «утечек калия», и в результате сигнал перестает работать.
Каналы GIRK (сокращенно от G-протеин-связанных внутренне выпрямляющих калиевых каналов) – подтипа множества различных калиевых каналов в головном мозге – широко распространены в головном мозге и регулируют связь нейронов с нейронами. Исследования лаборатории Slesinger ранее обнаружили роль каналов GIRK в регулировании реакции на запрещенные наркотики и алкоголь.
Теперь, используя подход протеомики, Слезинджер и его команда искали белки, которые могли бы регулировать активность каналов GIRK3, и обнаружили SNX27. «Мы знали, что подтип GIRK3 имеет уникальный код на хвосте, похожий на указатель, который может взаимодействовать с другими белками», – говорит Слезингер.
SNX27 является членом семейства сортировочных нексинов, разнообразной группы белков, которые могут связывать клеточные мембраны и вступать в контакт с другими белками, что свидетельствует об их роли в качестве посредников для переноса через мембраны и сортировки белков. Действительно, увеличение количества белка SNX27 в клетках привело к снижению активности GIRK. При более внимательном рассмотрении выяснилось, что SNX27 колокализуется с каналами GIRK в гиппокампе, структурой, которая играет важную роль в обучении и памяти.
«Экспрессия различных типов субъединиц канала GIRK в нейронах вместе с различными уровнями специфических транспортных белков, таких как SNX27, может определять конечные уровни экспрессии на поверхности плазматической мембраны и, следовательно, силу подавляющей передачи сигналов в головном мозге». – говорит Слезингер.
Интересно, что ранее независимые исследователи обнаружили, что злоупотребление наркотиками, такими как кокаин и метамфетамин, увеличивает активность гена SNX27 у крыс. «Изменения в экспрессии SNX27 могут установить важную связь между трафиком каналов GIRK и действием наркотиков в мозге, возможно, открывая новые возможности для лечения наркозависимости», – говорит Слезингер.
Источник: Институт Солка