Через час вы помните, что читали это? Все зависит от белков в вашем мозгу, называемых рецепторами NMDA, которые позволяют вашим нейронам общаться друг с другом.
Джон В. Джонсон, адъюнкт-профессор нейробиологии Университета Питтсбурга, и бывший аспирант Питта Анки Цянь, ныне работающий в Университете Карнеги-Меллона в Катаре, обнаружили, как разные типы рецепторов NMDA (N-метил-d-аспартат) выполняют различные функции. Их результаты опубликованы в текущем выпуске журнала Neuroscience в статье под названием "Воздействие проникающих ионов на внешний блок Mg2 + NR1 / 2D рецепторов NMDA."
Связь между клетками в головном мозге зависит от специализированных молекулярных рецепторов, которые проводят заряженные частицы или ионы между внешней и внутренней частью клеток. Ионы также изменяют работу рецепторов. В этой статье Джонсон и Цянь изучали влияние ионов на рецепторы и обнаружили, что они различаются между различными типами рецепторных молекул. Они использовали компьютерное моделирование, чтобы показать, что вариации в том, как ионы взаимодействуют с рецепторами в сочетании с вариациями в структуре рецепторов, ответственны за специализацию функции рецепторов.
"Это исследование помогает объяснить, как эволюция достигла важной цели: производство рецепторных белков с точно настроенными свойствами, которые помогают оптимизировать работу мозга," сказал Джонсон.
Рецепторы NR1 / 2D могут быть наименее изученными из основных подтипов рецепторов NMDA, но появляется все больше доказательств того, что они играют важную роль в мозге, включая процесс длительной депрессии (которая, как и считается, иметь важное значение для обучения и памяти) и болезни. По словам Джонсона, лучшее понимание того, как работают рецепторы NMDA, может привести к лучшему лечению шизофрении, болезни Альцгеймера и инсульта.
Воспоминания формируются путем укрепления связей между клетками мозга, известных как синапсы. Если вы дотронетесь до горячей плиты, болевой сигнал от вашей руки и визуальный сигнал от ваших глаз достигнут мозга примерно в одно и то же время, создавая воспоминания. В частности, память требует скоординированной активации многих типов рецепторов в синапсах. Поток ионов кальция через канал в рецепторах NMDA играет центральную роль.
Нейроны "разговаривать" друг к другу, высвобождая глутамат в синапсе, который связывается с рецепторами NMDA на поверхности "слушая" нейрон. Если слушающий нейрон сильно возбужден, ионы магния вытесняются из канала рецепторов NR1 / 2A, одного подтипа рецепторов NMDA. Затем ионы кальция могут проходить через открытый канал в слушающий нейрон в синапсе, вызывая усиление синапса, и вы должны помнить об этом "горячая плита = боль."
Другой тип рецептора NMDA, который, как считается, помогает формировать воспоминания, называется NR1 / 2D. Хотя рецепторы NR1 / 2A требуют сильного возбуждения, чтобы позволить ионам кальция проходить через мембрану, рецепторы NR1 / 2D реагируют даже на слабые входные сигналы.
В этой статье Джонсон и Цянь дополнительно разъясняют, как рецепторы NR1 / 2D делают это. Джонсон был очень удивлен, обнаружив, что ион магния, который сильно блокирует каналы рецепторов NR1 / 2A, гораздо легче проходит через рецепторы NR1 / 2D. В этих рецепторах магний действует больше как "проницаемый" ion, что означает, что он может течь через канал, не застревая в середине.
В дополнение к компьютерному моделированию, исследователи использовали технику записи патч-зажим, при которой берется крошечный кусочек клеточной мембраны и измеряется заряд, протекающий через один открытый канал. Они смогли использовать замечательную точность патч-зажима, чтобы точно увидеть, когда ион магния входит в ионный канал и выходит из него.
"Из-за нашего ограниченного в настоящее время понимания рецепторов NR1 / 2D рисование прямой связи с человеческими болезнями и памятью является спекулятивным, но я уверен, что эти связи станут более прочными по мере продвижения исследований," Джонсон сказал.
Источник: Университет Питтсбурга