Новое исследование, проведенное учеными из Университета Буффало, показало, что отсутствие единственного взаимодействия внутри рецептора мозга снижает его активность. Это открытие продвигает понимание того, как возникают определенные заболевания мозга, и может привести к разработке точных лекарств для их лечения.
Исследование было опубликовано 31 декабря в Proceedings of the National Academy of Sciences старшими авторами Габриэлой К. Попеску, доктором философии, профессором биохимии в Школе медицины и биомедицинских наук Джейкобса при UB, и Венцзюном Чжэн, доктором философии. ., UB профессор физики Колледжа искусств и наук; Первые авторы — Гэри Якобуччи, доктор философии, научный сотрудник лаборатории Попеску, и Хан Вэнь, докторант лаборатории Чжэна.
Исследование основано на более чем десятилетней работе Попеску, который изучает рецепторы мозга NMDA (N-метил-D-аспартат) . Мутации в этом белке, который имеет решающее значение для обучения и памяти, могут привести к нервно-психическим заболеваниям, от эпилепсии до шизофрении. Такие мутации редки и были обнаружены только в последние 10 лет.
Работа Попеску сосредоточена на том, как тонкие изменения в этих ключевых рецепторах заставляют их производить измененные электрические сигналы, которые, в свою очередь, влияют на то, насколько хорошо функционирует мозг.
Работа впервые описывает открытую форму рецептора NMDA и идентифицирует прямое взаимодействие между двумя аминокислотными остатками. Это взаимодействие формируется только в открытом рецепторе и помогает ему оставаться открытым дольше, что имеет клиническое значение.
«Многократное переключение между открытыми и закрытыми формами — основная задача рецепторов NMDA, — пояснил Попеску, — и количество времени, в течение которого рецепторы остаются открытыми или закрытыми, определяет силу и продолжительность электрического сигнала, который они производят при стимуляции».
Уровни возбудимости
Электричество, генерируемое открытием и закрытием рецепторов, в свою очередь, определяет уровень возбудимости нейрона, что имеет прямые клинические последствия. «Слишком высокая возбудимость может означать эпилепсию, судороги или нейродегенерацию, тогда как слишком низкая может привести к шизофрении и другим когнитивным расстройствам», — сказала она.
До настоящего времени структура открытой формы рецептора NMDA была неизвестна. На сегодняшний день в литературе описаны только атомные структуры для ювенильных рецепторов NMDA, присутствующие у молодых млекопитающих или молодых нейронов, и, как полагают, они представляют собой закрытую форму рецептора.
В предыдущей работе Попеску сотрудничал с соавторами UB Вэнь и Чжэн, чтобы разработать модель того, как может выглядеть преобладающий белок рецептора NMDA во взрослом мозге.