Нервно-мышечное соединение дрозофилы. Мембрана мотонейрона (синий), синаптические пузырьки (зеленый), постсинаптическая плотность (красный).
Используя плодовую мушку в качестве модельного организма, нейробиологи из Института биомедицинских исследований имени Фридриха Мишера определили нейроглиан САМ L1-типа как важный регулятор роста, функции и стабильности синапсов. Они показывают, что взаимодействие нейроглиана с анкирином обеспечивает регуляторный модуль для локального контроля синаптических связей и функций.
С самого начала до смерти организма нервная система меняется. Связи между нервными клетками образуются, стабилизируются и разбираются не только во время развития мозга в утробе матери и в раннем детстве, но и у взрослых, когда они учатся или формируют воспоминания. Считается, что в этом потоке изменений молекулы клеточной адгезии (CAM), которые опосредуют межклеточные взаимодействия, обеспечивают стабильность и руководство, как на липучке, при изменении синапсов.
Ян Пилаге и его группа в Институте биомедицинских исследований имени Фридриха Мишера провели объективный генетический скрининг для выявления молекул клеточной адгезии, которые контролируют поддержание и пластичность синапсов, с использованием плодовой мухи дрозофилы. В последнем выпуске журнала PLOS Biology они определили молекулу клеточной адгезии, называемую нейроглианом, как ключевой регулятор стабильности синапсов.
Нейроглиан – это трансмембранный белок с большим внеклеточным доменом и внутриклеточным сигнальным доменом. Через внеклеточный домен устанавливаются взаимодействия с САМ на соседних клетках. Это стабилизирует сайт и является предпосылкой для образования синапсов. "Мы считаем, что внеклеточные взаимодействия нейроглиана важны для роста нейритов и нацеливания на аксоны на раннем этапе развития," объясняет Pielage.
Затем ученые смогли показать, что внутриклеточный домен, который взаимодействует с адаптерной молекулой, называемой анкирином, модулирует стабильность синапсов. В нервно-мышечном соединении, где нервные клетки иннервируют мышцу, сила взаимодействия нейроглиана с анкирином модулирует баланс между ростом и стабильностью синапсов. Поскольку сродство связывания анкирина с нейроглианом снижалось, e.грамм. за счет фосфорилирования увеличивается подвижность нейроглиана в моторнейроне. Это изменение подвижности вызвало дестабилизацию синапсов, но в то же время позволило сформировать новые синапсы в других местах. "Такая организация позволяет легко регулировать и позволяет точно настраивать синаптические связи вдоль одной нервной клетки без нарушения нейронной сети или нарушения общей стабильности цепи," сказал Пиелаж.
В центральной нервной системе, где синапсы образуются между двумя нейронами, требуется гомофильное взаимодействие нейроглиана для установления контакта между пре- и постсинаптическими нейронами. Затем необходима дифференциальная регуляция связывания анкирина для координации транссинаптического развития и обеспечения созревания и функционирования синапсов. "Модуляция взаимодействия нейроглиан-анкирин может позволить локальный и точный контроль синаптических связей," комментарии Pielage.
Это всеобъемлющее исследование структурной функции обеспечивает молекулярную основу для предыдущих наблюдений, связывающих мутации в анкиринсвязывающем домене человеческого гомолога нейроглиана, L1CAM, с неврологическими расстройствами L1 / CRASH, которые включают умственную отсталость.