Восьмирукий осьминог: как пор CALHM1 распознает вкус и связан с болезнью Альцгеймера
Нейроны в нашем теле содержат крошечные поры, которые пропускают внутрь и наружу клеток важные молекулы. Эти каналы необходимы нейронам для передачи сигналов, позволяющих нам двигаться, думать и воспринимать мир. Структурные биологи из Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) впервые получили изображения одной из крупнейших пор в человеческих нейронах — кальциевого гомеостазного модулятора 1 (CALHM1).
Предыдущие исследования показали, что мутации в гене CALHM1 могут быть фактором риска развития болезни Альцгеймера. Новое исследование CSHL впервые раскрывает, как этот канал работает у людей и как он может «засоряться».
Профессор Хиро Фурукава и постдок Йоханна Сирьянен изучают CALHM1 несколько лет. Этот белок, по-видимому, участвует в широком спектре физиологических процессов:
- В языке CALHM1 распознает вкусы: сладкий, кислый или умами.
- В мозге CALHM1 может играть роль в контроле накопления белка, образующего бляшки и связанного с болезнью Альцгеймера.
Используя метод крио-электронной микроскопии, ученые получили детальные трехмерные изображения человеческого канала CALHM1. Изображения показывают, как восемь копий белка CALHM1 собираются вместе, образуя круглый канал. У каждого белка есть гибкий «отросток», который проникает в пору, возможно, контролируя ее открытие и закрытие. Сирьянен сравнивает эти отростки с «щупальцами осьминога».
Команда также обнаружила, что жировые молекулы — фосфолипиды — критически важны для стабилизации и регуляции восьмичастного канала. Эти важные жиры в изобилии содержатся в яйцах, злаках, нежирном мясе и морепродуктах.
Кроме того, лаборатория Фурукавы показала, как химическое вещество, которое исследователи используют для блокировки CALHM1, застревает в канале. Эти знания могут быть полезны, если в будущем ученые захотят разработать лекарство, нацеленное на CALHM1.
«Если заглядывать далеко вперед, в вопрос "Можем ли мы контролировать вкусовое восприятие или влиять на этот белок?" — теперь мы знаем одно из мест, где можно заблокировать активность белка», — говорит Сирьянен.
Сирьянен отмечает, что человеческий канал CALHM1 очень похож на версию, которую она и Фурукава изучали у кур в 2020 году. Определение структуры человеческого белка оказалось более сложной технической задачей, но, по мнению исследователей, это жизненно важно для понимания роли канала в здоровье человека.
«Вокруг CALHM1 остается множество неотвеченных вопросов, — говорит Фурукава. — Например, как несущая энергию молекула АТФ выходит из клеток через этот канал? И может ли это запускать воспалительную реакцию организма? Наша исследовательская группа продолжит раскрывать секреты этой жизненно важной молекулярной машины, чтобы лучше понять функциональность канала CALHM1».