Когда человек затягивается сигаретой, никотин проникает в мозг, цепляется за рецепторы на поверхности нейронов и вызывает чувство счастья. Но никотин не просто остается на поверхности клеток – лекарство фактически проникает в нервные клетки и изменяет их изнутри. Теперь группа ученых разработала белковый сенсор, который светится в присутствии никотина, что позволяет исследователям наблюдать за перемещениями никотина в клетках и раскрывать больше о природе никотиновой зависимости.
Работой руководил Генри Лестер, профессор биологии в Калифорнийском технологическом институте и ранее приглашенный ученый в исследовательском кампусе Джанелия Медицинского института Говарда Хьюза (HHMI). Статья с описанием исследования появится в Интернете 4 февраля в Журнале общей физиологии. Лестер также является аффилированным преподавателем Института нейробиологии им. Тяньцяо и Крисси Чен в Калифорнийском технологическом институте.
Эндоплазматический ретикулум является эквивалентом фабрики и склада клетки – места, где белки синтезируются и упаковываются для отправки в различные другие места как внутри, так и за пределами клетки. Никотиновые рецепторы (nAChR) входят в число этих белков; после производства в эндоплазматическом ретикулуме, они затем перемещаются на поверхность клетки. Когда молекулы никотина попадают в организм, они проходят через кровоток и достигают клеток мозга, где встречаются с nAChR на поверхности этих клеток. Это запускает клеточные процессы высвобождения химикатов награды и счастья.
Однако то, что происходит, когда никотин попадает в клетки, до конца не изучено. Лестер и другие ранее обнаружили, что некоторые нАХР остаются в "склад"- эндоплазматический ретикулум – где они тоже могут связываться с никотином. В надежде получить представление о влиянии никотина на клетки, Лестер и его команда разработали инструмент, называемый биосенсором, для визуализации того, где препарат накапливается внутри клеток. Биосенсор состоит из особого белка, который может открываться и закрываться, как венерина мухоловка, и инактивированного флуоресцентного белка. Сенсор предназначен для закрытия вокруг никотина, и это затем активирует яркое свечение флуоресцентного белка, указывая, где расположены молекулы никотина и сколько их.
Создавая фильмы о клетках, содержащих биосенсоры, в лабораторной посуде, команда обнаружила, что никотин проникает в эндоплазматический ретикулум в течение нескольких секунд после появления за пределами клетки. Кроме того, уровней никотина более чем достаточно для воздействия на nAChR во время их сборки и для сопровождения дополнительных nAChR на их пути к поверхности клетки. В результате нейроны более чувствительны к никотину, что усиливает чувство удовлетворения после затяжки табачной сигареты или электронной сигареты. Другими словами, чем больше человек курит, тем быстрее и легче у курильщика появляется никотиновый кайф. Это часть никотиновой зависимости.
В то время как фильмы теперь сосредоточены на изолированных нейронах в лаборатории, ученые хотят определить, похожи ли внутриклеточные движения никотина в нейронах живых мышей. Кроме того, они разрабатывают биосенсоры для других лекарств, таких как опиоиды и антидепрессанты, чтобы наблюдать, как эти соединения взаимодействуют внутри и вне клеток.
Статья называется, "Определение фармакокинетики никотиновых препаратов в эндоплазматическом ретикулуме с помощью биосенсоров."