Русский рубеж. Из Калининграда ведущий научный сотрудник Института живых систем БФУ имени И. Канта Роман Романов совместно с коллегами из Института биофизики клетки РАН, Швеции, Австрии и США обнаружил новый способ передачи химических сигналов между возбудимыми клетками.
Этот метод в дальнейшем может помочь в биомедицинских исследованиях на структурах мозга, ответственных за возникновение повреждения мозга при ишемии, а также в поиске новых восстановительных терапий.
В традиционном понимании для передачи сигнала от одной возбудимой клетки к другой, клетки используют специфическое приспособление — химический синапс. Эта структура позволяет быстро сообщить соседней постсинаптической клетке о возбуждении клетки пресинаптической, прокомментировали собкору в Калининграде сегодня, 15 мая 2018 года, в БФУ.
В исследовании ученые обнаружили совершенно другую организацию синапса, однако выполняющего схожую функцию.
«В классическом синапсе нейромедатор хранится в мембранных пузырьках, а высвобождается наружу ,когда эти пузырьки сливаются с клеточной мембраной и выворачивают своё содержимое в синаптическую щель. На примере вкусовых клеток языка мы продемонстрировали, что всё может работать совсем по другому», — прокомментировал в Калининграде Романов.
Около 10 лет назад ученые обнаружили, что вкусовой нейромедиатор АТФ (вещество, которое используется клетками в первую очередь как источник энергии) во вкусовых клетках импульсно высвобождается через ионные каналы, формируемые белком CALHM1. Однако необходимо было понять, как клетки делают это.
«Мы обнаружили, что секрет кроется в совместной структурной локализации таких ионных каналов и специальных митохондрий. То есть, сама митохондрия поставляет АТФ, работающий в данном случае в качестве нейромедиатора, и сама же является и физическим барьером для других метаболитов, которые могли бы «вывалиться» из клетки. То есть, на примере, перед такими “воротами”, коими являются АТФ-проницаемые ионные каналы, стоит “фабрика” по производству АТФ, — поведал Романов.
— Вся эта структура находится напротив вкусового нерва, делая высвобождение нейромедиатора направленным на конкретную цель. Это абсолютно новая структура, ранее нигде не обнаруженная. Однако мы полагаем, что такие структуры работают и в мозге, в нервных и глиальных клетках, поскольку мы уже знаем, что там есть соответствующие ионные каналы. Процессы высвобождения нейромедиатора через такие ионные каналы вовлечены в мозге в вызванные нейродегенеративные процессы ( это процессы, при которых происходит неизбежная гибель нервных клеток). Поэтому практическую значимость мы видим в дальнейшем фокусе наших биомедицинских исследований на подобных структурах мозга, ответственных за возникновение повреждения мозга при ишемии.
Зная как всё устроено на субклеточном уровне, нам легче сориентировать исследование, направленное на поиск новых восстановительных терапий».
Результаты исследования ученых опубликованы в авторитетном научном журнале Science Signaling.
Как заявлено, статья вызвала серьёзный интерес, так как обнаруженная структура, меняет некоторые представления о функционировании синапса. Ученые продемонстрировали существующую в природе альтернативу каноническому химическому синапсу.