Глутаматные рецепторы не соблюдают "социальную дистанцию" в синапсах
Исследователи с помощью высокоразрешающей микроскопии обнаружили, что рецепторы глутамата обычно образуют небольшие группы в синапсах и находятся в контакте с другими белками.
Глутамат — важный нейромедиатор в нервной системе человека, участвующий в процессах обучения и памяти. Некоторые лекарства от болезни Альцгеймера замедляют её прогрессирование, ингибируя действие глутамата.
В синапсах глутамат связывается со специфическими рецепторами. Метаботропный глутаматный рецептор типа 4 (mGluR4) играет решающую роль в этой системе.
Прямой контакт с другими белками
Большинство рецепторов mGluR4 располагаются группами в среднем по 1–2 единицы в пресинаптической мембране. Там они часто находятся в прямом контакте с кальциевыми каналами и белком Munc-18-1, важным для высвобождения медиаторов.
Это показано в исследовании, опубликованном в Science Advances группой под руководством профессора Маркуса Зауэра из JMU Вюрцбурга и профессора Давиде Калебиро из Университета Бирмингема.
"Наши данные указывают, что прямой контакт рецепторов mGluR4 с другими ключевыми белками играет важную роль в регуляции активности синапса", — говорит профессор Зауэр.
Активные зоны плотно упакованы
Результаты получены методом супер-разрешающей микроскопии direct stochastic optical reconstruction microscopy (dSTORM), разработанным командой Зауэра в 2008 году. Метод позволяет локализовать отдельные молекулы даже в очень маленьких и плотно упакованных активных зонах синапсов, что невозможно при обычной световой микроскопии из-за дифракционного предела в 200 нанометров.
"Впервые мы получили представление о молекулярной организации сложных белковых машин, контролирующих передачу сигналов в синапсах нашего мозга", — отмечает профессор Калебиро. Только с этими знаниями можно понять, как функционирует мозг и обрабатывает информацию в разных временных масштабах.
Исследовательские группы теперь планируют с помощью dSTORM выяснить, как распределены все белки в активной синаптической зоне. Предполагается, что в передаче сигналов в активных зонах участвуют более 100 белков.