Исследование морских слизней раскрывает механизм движения митохондрий
Ученые из Scripps Research обнаружили ключевой механизм, с помощью которого нейроны управляют транспортом своих энергетических фабрик — митохондрий. Нарушения этого транспорта подозреваются в качестве причины таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера, БАС, Хантингтона и Паркинсона. Исследование, опубликованное на обложке журнала Cell Reports, может открыть путь к новым методам терапии.
В качестве модели использовались нейроны морского слизня Aplysia californica, чьи крупные клетки и простая нейронная сеть удобны для изучения. Ученые выращивали нейроны в чашках Петри, отдельно и в паре, моделируя пресинаптическую (передающую сигнал) и постсинаптическую (принимающую) клетки.
Энергозатратный процесс передачи сигнала через синапс на конце аксона требует постоянной доставки митохондрий для производства энергии. Старые митохондрии возвращаются в тело клетки для утилизации.
Команда под руководством нейробиолога Сатьянараянана Путанавитила выявила сигнальный путь cAMP как главный регулятор, запускающий транспорт митохондрий. Активация этого пути происходит после формирования синапса, а не до него, что указывает на высокие энергетические потребности именно для поддержания связи между нейронами.
Ключевое открытие: пресинаптический нейрон радикально меняет свою идентичность, изменяя экспрессию около 4000 генов (примерно 20% своего генома) для производства новых митохондрий. Синтез белка меняется перманентно, чтобы обеспечить постоянное строительство и транспорт митохондрий, а не просто активировать движение уже существующих «застрявших» органелл.
Это открытие стало неожиданным по двум причинам:
- Транспорт усиливается после постройки синапса.
- Клетка производит огромное количество новых митохондрий, а не просто «расталкивает» старые.
Исследование раскрывает фундаментальный механизм, ответственный за высшие функции мозга. Дальнейшая работа будет направлена на поиск потенциальных препаратов для управления транспортом при нейродегенеративных заболеваниях, а также на изучение роли этого процесса в формировании памяти и обучения.