Биологи выяснили, как действуют рецепторы головного мозга, отвечающие за обучение и память

Фото из открытых источников

Глутаматные рецепторы в головном мозге, называемые Ампарами, имеют решающее значение для синаптической пластичности, обучения и памяти. Плохо функционирующие Ампары были связаны с широким спектром неврологических и психиатрических расстройств, включая судороги, болезнь Альцгеймера, серьезную депрессию и расстройство аутистического спектра.

Понимание того, как Ампары формируются и действуют, имеет важное значение для рационального проектирования фармакологических соединений, которые, настраивая АМПАРНУЮ активность вверх или вниз, могли бы улучшить лечение этих состояний.

С этой целью Терунага Накагава из Университета Вандербильта, доктор медицинских наук, доктор философии, представил первые структуры Ампара в комплексе со вспомогательной субъединицей под названием CNIH3, сообщается в журнале Science. Эти потенциальные новые лекарственные мишени были получены с помощью метода, называемого крио-электронной микроскопией.

Накагава является адъюнкт-профессором молекулярной физиологии и биофизики в Медицинской школе Университета Вандербильта.

Ампары, сокращенно от AMPA-типа ионотропных глутаматных рецепторов, представляют собой лиганд-зависимые ионные каналы, встроенные в мембраны нервных клеток, которые активируются нейротрансмиттером глутаматом. Они производят сигналы от электрически заряженных ионов, которые протекают через них.

Ампары, в свою очередь, регулируются мембранными белками, называемыми вспомогательными субъединицами, которые образуют с ними комплексы. Одним из самых распространенных регуляторов является семейство белков под названием cornichon (CNIH).

Используя крио-электронную микроскопию, которая дает чрезвычайно высокое разрешение изображения, когда образец замораживается для сохранения тонких структур, Накагава смог произвести первый молекулярный вид комплекса Ампар-CNIH3 вместе с молекулами липидов.

Структура показала, что складчатость CNIH3 в мембране сильно отличается от того, что было предсказано вычислительными алгоритмами.

Основываясь на этой структуре, он предположил, что CNIH3, расположенный рядом с одной из субъединиц GluA, которые формируют ионную "пору" рецептора, является потенциальной мишенью для препаратов, которые могут быть использованы для контроля активности ионного канала AMPAR.

Хорошо известный своими исследованиями Ампара, Накагава 14 лет назад разработал метод очищения, с целью изолирования интактных рецепторов из мозга. Это помогло выяснить, как эти макромолекулярные "машины" организуют структуру и функцию синапса.