Ученые из лаборатории Дженнифер Липпинкотт-Шварц сделали неожиданное открытие: в мозге человека нашли молекулярные структуры, которые до этого встречались только в мышцах. Речь идет о соединениях эндоплазматического ретикулума и плазматической мембраны, которые напоминают лестницу. Эти структуры, как оказалось, могут играть важную роль в работе дендритов — отростков нейронов, ответственных за получение сигналов от других клеток. О своем открытии исследователи рассказали в журнале Cell.
Дженнифер Липпинкотт-Шварц отмечает, что в этой работе действительно можно увидеть некую «мускульную» аналогию: «Эйнштейн говорил, что использование мозга похоже на тренировку мышцы. И в данном случае это сравнение вполне уместно».
Дело в том, что в мышцах и мозге работает один и тот же молекулярный механизм, но с разными задачами. Если в мышцах он обеспечивает сокращение, то в мозге помогает передавать сигналы, которые необходимы для процессов обучения и памяти.
Все началось с того, что научный сотрудник лаборатории Лорена Бенедетти заметила необычные структуры в эндоплазматическом ретикулуме (ЭР) нейронов. ЭР — это часть клетки, которая выполняет множество функций, и в дендритах он формировал повторяющийся узор, напоминающий лестницу.
Удивление ученых вызвало то, что такие «лесенки» ранее наблюдались только в мышечных клетках, где они помогают контролировать высвобождение кальция, необходимого для сокращения мышц. Это происходит благодаря особому белку юнктофилину. Оказалось, что этот же белок присутствует и в дендритах, где он участвует в передаче сигналов между нейронами.
«Мы предположили, что ЭР может работать как усилитель сигналов», — объясняет Бенедетти. Эти «лестничные» структуры помогают локально усиливать кальциевый сигнал и передавать его дальше по нейрону.
Лестницеподобные структуры в дендритах. Иллюстрация из обсуждаемой статьи
Когда нейрон получает сигнал, кальций поступает в дендрит через специальные ионные каналы. Хотя первоначальный сигнал быстро затухает, он стимулирует высвобождение дополнительного кальция из ЭР. Этот процесс активирует белок CaMKII, который играет ключевую роль в формировании памяти. CaMKII меняет свойства мембраны клетки, усиливая сигнал, который проходит по дендриту к телу нейрона. Именно там решается, как дальше обрабатывать полученную информацию.
«Наше исследование показывает, что такая тонкая структура на субклеточном уровне может существенно влиять на работу всей нервной системы», — подчеркивает Липпинкотт-Шварц.
Это открытие не только расширяет наше понимание работы мозга, но и открывает новые перспективы в лечении нейродегенеративных и психиатрических заболеваний. Возможно, со временем эти знания помогут найти новые методы терапии и лучше понять, как наш мозг учится, запоминает и адаптируется. Источник - neuronews.
