Ученые из Института мозга Хотчкисса на медицинском факультете Университета Калгари обнаружили новый механизм, который нервные клетки (нейроны) используют для точной настройки своей электрической мощности. Это захватывающее открытие, опубликованное на этой неделе в престижном журнале Nature Neuroscience, дает новое понимание того, как деятельность нервной системы регулируется на клеточном уровне.
Нервные клетки в нашей нервной системе используют электрические импульсы для передачи сигналов по всему телу. Один из способов, которым они это делают, – это транспортировка кальциевых каналов на внешнюю поверхность (плазматическую мембрану) клетки. Поступление кальция в нейрон через кальциевый канал – важный первый шаг в обеспечении связи между нейронами.
Исследователи HBI Джеральд Зампони, доктор философии.D., Кристоф Альтье Ph.D. и Агустин Гарсия-Кабальеро Ф.D. изучить, как кальциевые каналы и связанные с ними белки помогают контролировать активность нервных клеток. Они исследовали, как один из таких белков, бета-субъединица, может действовать как регуляторный механизм для кальциевого канала L-типа. Эти каналы играют важную роль в правильном функционировании нервных, мышечных и кардиостимуляторов, но когда каналы сверхактивны, это имеет негативные последствия, которые могут вызвать такие состояния, как аутизм и гипертония.
Новое открытие значительно расширяет наше понимание функции кальциевых каналов при здоровье и болезнях, включая несколько изнурительных состояний. "Нарушение регуляции кальциевых каналов L-типа связано с такими состояниями, как эпилепсия, сердечная аритмия и хроническая боль" говорит Altier, "и поэтому понимание роли регуляторных влияний, таких как бета-субъединица, будет важной частью лечения этих заболеваний."
Эти каналы контролируют, когда, где и сколько кальция может попасть в клетку, определяя не только «электрический» ответ этой клетки, но и ее способность регулировать экспрессию генов и другие клеточные функции. Они достигают этого тонкого баланса множеством способов, в том числе путем связывания со вспомогательными белками, такими как бета-субъединица кальциевых каналов. Исследователи знают, что бета-субъединица может регулировать количество кальциевых каналов на мембране клетки, но до сих пор не было известно, как она достигла этого эффекта.
В своей статье Зампони и его коллеги раскрывают механизм, с помощью которого бета-субъединица регулирует движение кальциевых каналов L-типа. Они показывают, что субъединица бета стабилизирует канал и блокирует сайт, который в противном случае пометил бы канал для удаления и деградации, процесс, называемый деградацией белков, связанной с эндоплазматическим ретикулумом (ERAD).
"Бета-субъединица, по сути, действует как молекулярный переключатель," говорит Зампони, заведующий отделением физиологии & Фармакология, "он определяет судьбу каналов, контролируя, где они заканчиваются и, следовательно, могут ли они впустить кальций в клетку или нет."
Зампони считает, что раскрытие механизма, с помощью которого бета-субъединица регулирует сортировку и транспортировку кальциевых каналов L-типа, выявит фундаментальные регуляторные механизмы, которые являются общими для других типов кальциевых каналов.