Обнаружен нейронный шлюз для ключевых молекул в обучении и памяти на атомном уровне

Исследование впервые наблюдало и описало структуру белка Asc1/CD98hc (Asc1) в мембране нейронов, который действует как специфический переносчик ключевых аминокислот для обучения и памяти.

Работа, опубликованная в Nature Communications, проведена командами из Университета Барселоны (UB), Института биомедицинских исследований (IRB Barcelona), Испанского национального онкологического исследовательского центра (CNIO) и Центра сетевых биомедицинских исследований редких заболеваний (CIBERER).

Белок, связанный с психическими заболеваниями

Активность белка Asc1 связана с различными типами психических патологий. Его структура в атомном разрешении важна для поиска соединений, модифицирующих активность, что может стать терапевтической стратегией при инсульте и шизофрении.

Транспорт молекул, критичных для когнитивных функций

Белок Asc1 в основном находится в нейронах гиппокампа и коры головного мозга. Он специализируется на переносе двух ключевых аминокислот — D-серина и глицина — внутрь или наружу нейрона. Эти аминокислоты критичны для синапсов, участвующих в обучении, памяти и пластичности мозга.

Колебания в поставке этих аминокислот связаны с шизофренией, инсультом, БАС и другими неврологическими заболеваниями.

Пойман в момент открытия внутрь

Белок Asc1 был очищен в IRB Barcelona и передан в CNIO, где его структура была определена с помощью криоэлектронной микроскопии в 3D и высоком разрешении.

Наблюдаемая структура показывает Asc1 на стадии, когда "ворота" были открыты внутрь клетки, в момент ожидания получения аминокислоты для транспорта. На основе атомной структуры были предсказаны части белка, важные для связывания аминокислоты, и возможный механизм её вывода из клетки.

Один белок с двумя режимами работы

Asc1 принадлежит к семейству транспортеров HATs. В отличие от других членов семейства, которые могут только обменивать аминокислоты, Asc1 способен выводить аминокислоту без необходимости вводить другую (режим диффузии).

Полученные данные о молекулярной структуре Asc1 помогают лучше понять функцию, выполняемую каждым из режимов транспорта.