Огромная колония рецепторов должна быть оптимально расположена и функционировать на наших мышечных клетках, чтобы наш мозг мог разговаривать с нашим телом, чтобы мы могли ходить и дышать.
Теперь ученые обнаружили, что белок, который, как считается, помогает закрепить этот город рецепторов, также помогает обеспечить их формирование и функционирование, а также замедлить их деградацию.
Это открытие дает новое понимание того, как возникают такие заболевания, как мышечная дистрофия, которые разъединяют мозг и тело, поскольку указывает на новые цели лечения, сказал нейробиолог д-р. Лин Мэй. Мэй – председатель отделения нейробиологии и регенеративной медицины Медицинского колледжа Джорджии Университета Огаста, видный ученый в области нейробиологии Джорджии исследовательского альянса и автор-корреспондент исследования в журнале Neuron.
Белок – это рапсин, а рецепторы – для ацетилхолина, нейромедиатора, высвобождаемого моторными нейронами для активации наших мышечных клеток. Рапсин вырабатывается нашими мышечными клетками и считается своего рода биологическим якорем, который взаимодействует с рецепторами ацетилхолина, чтобы обеспечить их оптимальное расположение для наших мышц, чтобы они могли получать приказы от нашего мозга.
«Для точной и эффективной работы синапсов рецепторы должны быть чрезвычайно сконцентрированы точно в нужном месте,» Мэй сказала.
Соединение или синапс, образующиеся в клетках, называют нервно-мышечным соединением. Во время развития нейроны спинного мозга достигают мышечных клеток, чтобы сформировать эту прямую линию связи. Чтобы установить эту связь, нейроны высвобождают белок агрин, который достигает LRP4, белка на поверхности мышечных клеток. Это активирует MuSK, фермент, который поддерживает кластеризацию рецепторов на поверхности мышечных клеток, что обеспечивает связь.
Теперь Мэй и его сотрудники показали, что рапсин не только помогает удерживать эти рецепторы на мышечной клетке, но также действует как фермент, помогающий управлять формированием нервно-мышечного соединения посредством процесса, называемого неддилированием. Фактически, агрин и MuSK также способствуют этому недилированию.
Недавно обнаруженное действие происходит в одном из трех доменов или частей рапсина, называемого RING, специфическая функция которого ранее была неизвестна. Классическая функция строительных лесов Rapsyn находится в другой части; у третьей части есть еще неизвестная роль.
Открытие RING является немного неожиданным, поскольку в биологии якорные белки, такие как рапсин, обычно не обладают такой ферментативной активностью. «Этот якорь активен,» Мэй сказала. Фактически, это белок синапсов мозга, который, по-видимому, выполняет обе эти важные функции с рецепторами.
Было известно, что рядом с рецепторами ацетилхолина в нервно-мышечном соединении находится много рапсина, и обмен обоих веществ довольно постоянен. Новое открытие указывает на то, что рапсин помогает обеспечить постоянное присутствие множества рецепторов в этой динамичной среде.
Мутации рапсина, которые приводят к тому, что рецепторы не группируются или не функционируют должным образом, вероятно, способствуют широкому спектру мышечной слабости, наблюдаемой при мышечной дистрофии, сказала Мэй. Сюда входит врожденный миастенический синдром, который чаще всего поражает лицевые мышцы и может сначала проявляться в виде опущенных век. Еще до того, как была известна функция части RING, другие обнаружили, что дефекты или делеции именно в этой части рапсина вызывают мертворождение зародыша человека, вероятно, из-за их неспособности дышать, сказала Мэй, что является ярким показателем важной роли домена. в развитии нервно-мышечной связи. Ученые из МКГ показали, что мыши не могут выжить без ферментативного действия рапизна.
«По сути, он обеспечивает новый механизм образования синапсов,» Мэй сказала. «В трансляционном плане, идентифицируя эту новую ферментативную активность, по-видимому, вы могли бы разработать терапевтический способ сделать ее более активной.»
У них все еще есть много вопросов, например, меняет ли рапсин функцию рецепторов, как подозревает Мэй. Они также хотят увидеть, влияют ли мутации в этих других частях рапсина на ферментативную роль домена RING, поскольку есть доказательства того, что мутации в других частях также могут привести к смертельным проблемам с дыханием. Ученые также исследуют функцию третьей порции рапсина.
И это только верхушка айсберга и ключ к разгадке, предполагает Мей, чтобы также взглянуть на якорные белки по всему телу, включая сам мозг. Он уже рассматривает классические закрепляющие белки, такие как PSD-95, в соединениях нейрон-нейрон, на предмет каких-либо доказательств ферментативной активности – и потенциальных новых терапевтических мишеней – там.
