Насыщенные жиры имеют заслуженно плохую репутацию, но ученые Джона Хопкинса обнаружили, что липкий липид, естественным образом встречающийся на высоком уровне в мозге, может помочь нам запомнить рецепт бабушкиных булочек с корицей, а также вспомнить, как несколько десятилетий назад она подавала их на пару. из духовки.
Команда Хопкинса, отчет за октябрь. 29 в Neuron, показывает, как пальмитат, жирная кислота, маркирует определенные белки мозга – рецепторы NMDA – которые необходимо активировать для долговременной памяти и обучения. Жировое вещество направляет рецепторы в определенные места на внешней мембране клеток мозга, которые постоянно усиливают и ослабляют свои связи друг с другом, формируя и реконструируя новые схемы памяти.
Более того, как сообщают исследователи, эта жирная модификация является обратимым процессом с каким-то переключателем, предлагающим возможности для манипулирования им для улучшения или даже, возможно, стирания памяти.
"Раньше никто не знал, что рецепторы NMDA изменяются в ответ на добавление пальмитата," говорит Ричард Хуганир, Ph.D., профессор и директор Solomon H. Снайдера, Отделение неврологии в Университете Джона Хопкинса.
Ученым известно, что химическое вещество, передающее сигнал в мозг, называемое глутаматом, обычно активирует рецепторы NMDA, позволяя двум нейронам общаться друг с другом. Однако они не были уверены в том, что позволило этому рецептору правильно собраться или что заставило его проникнуть в синапс, специализированную часть нервных клеток, где происходит коммуникация.
Открытие стало результатом работы с живыми нейронами в чашке, в которую ученые сначала скармливали радиоактивный пальмитат, а затем отделили рецепторы NMDA. Отслеживая радиоактивность на рентгеновской пленке, они смогли определить, что жир прикрепился к рецепторам NMDA.
Затем ученые поместили как нормальные, так и измененные рецепторы NMDA в клетки вне мозга, которые обычно не производят свои собственные рецепторы NMDA. Отслеживая радиоактивный жир, они смогли определить, где на рецепторе NMDA жир прикрепился.
Результаты показали, что рецептор NMDA подвергается "двойное пальмитоилирование," в двух разных регионах, каждый из которых играет особую роль в контроле судьбы рецептора в нейронах. Когда жир прикрепляется к первой области, он стабилизирует рецептор на поверхности нейронов. Когда жир прикрепляется ко второй области, рецепторы накапливаются внутри нейронов, возможно, ожидая сигнала для отправки их в синапсы. Исследователи подозревают, что это могло быть частью меры контроля качества, гарантирующей, что все Lego-подобные белковые субъединицы рецептора собраны вместе должным образом.
"Быстро становится ясно, что пальмитат регулирует не только рецепторы NMDA, но и другие белки мозга, действующие во время передачи сигналов через синапсы," говорит Гарет Томас, доктор философии.D., докторант Медицинского института Говарда Хьюза в Хопкинсе.
Исследователи подозревают, что если пальмитоилирование не удастся, результатом будет ухудшение обучения и памяти, потому что если рецепторы NMDA не попадут в синапсы – специализированные точки контакта между клетками, через которые проходят химические сообщения, – тогда связь между нейронами будет нарушена.
"Эта новая модификация рецептора NMDA углубляет наше молекулярное понимание того, как регулируются синапсы и как могут формироваться воспоминания. Он также выявляет новые потенциальные мишени для лекарств, такие как ферменты, которые добавляют или удаляют пальмитат," Хуганир говорит. "Если бы мы могли изменить баланс пальмитоилирования, то, возможно, мы могли бы повлиять на обучение и память и улучшить их."
Источник: Медицинские учреждения Джонса Хопкинса