Назад
Неврологические заболевания, такие как деменция, аутизм и шизофрения в настоящее время являются растущей социальной проблемой. Тем не менее, исследований их патогенеза все еще недостаточно.
Группа исследователей POSTECH определила механизм возникновения таких неврологических заболеваний, тем самым наметив пути их лечения.
В случае неврологических заболеваний мозга проблемы возникают тогда, когда определенные эффекты изменяют синаптическую пластичность и передачу сигналов мозгового нейротрофического фактора (BDNF), что оказывает глубокое влияние на развитие и дифференциацию нейронов. Информация между нервными клетками передается через синапсы, где синаптическая активность и синаптическая структура динамически изменяются и регулируются в соответствии со стимулами. В этот момент BDNF оказывает заметное влияние на выживаемость и синаптическую пластичность нервных клеток. При нарушении его функций не только нарушается беспрепятственный обмен информацией между клетками головного мозга, но и погибают нейроны, что приводит к ухудшению обучаемости и памяти.
Кён Тай Ким и Ён Со Чжон из Отдела Интегративных Бионаук и Биотехнологий POSTECH определили механизм, с помощью которого BDNF регулирует локальную экспрессию рецепторов AMPA, которые важны для синаптической функции нервных клеток. Результаты исследования были опубликованы в ноябрьском номере журнала Science Advances.
Рецепторы AMPA являются рецепторами ионного канала, на который действует глутаминовая кислота и которые отвечают за возбуждающие нейронные сигналы. Они расположены на корешках дендритов нервных клеток и передают сигналы при распознавании глутаминовой кислоты, секретируемой в синапсах. Для синаптической пластичности нормально, что рецепторы AMPA синтезируются локально и эффективно транслоцируются к постсинаптической мембране в соответствии с силой, длительностью и частотой стимуляции нервной системы. Наличие мРНК рецептора AMPA в дендритах уже было известно, но механизм того, как эта мРНК переводится в рецепторный белок был неизвестен до сих пор.
Исследователи обнаружили, что в 5' нетранслируемой области мРНК рецептора AMPA активность внутренней рибосомы (IRES) увеличивается и трансляция белка увеличивается, когда к этому сайту привязывается белок hnRNP A2/B1 - белок, связывающий РНК.
Было подтверждено, что мРНК рецептора AMPA, созданная транскрипцией из ядра, перемещается на дендриты и ждет там, пока не произойдет симуляция, чтобы быстро произвести рецепторные белки в ответ на различные стимулы. В частности, когда BDNF стимулирует нервные клетки, количество hnRNP A2/B1 увеличивается, тем самым способствуя синтезу рецепторных белков AMPA. Эти белки локально синтезируются в синапсах , чтобы эффективно осуществлять нейронную трансдукцию сигнала.
"Это исследование выявило ключевой механизм синаптической пластичности в предотвращении нарушений развития мозга или дегенерации нервных клеток головного мозга", - объяснил профессор Кён Тай Ким, который руководил исследованием. "Мы ожидаем, что в будущем мы получим важные подсказки для лечения патологий развития или дегенеративных заболеваний мозга, таких как аутизм и деменция".
