Ученые выявили структуру критического рецептора в мозге, связанного с обучением, памятью, поведением и настроением.
Новое исследование, опубликованное в журнале Science, первым выявило структуру рецепторов АМПА в их естественном состоянии. Это открытие может привести к новому пониманию механизма, лежащего в основе широкого спектра расстройств и заболеваний нервной системы.
"Это фундаментальные электрические переключатели мозга", - сказал старший автор Эрик Гуо, PH.D., старший научный сотрудник и Дженнифер и Бернард Лакрут термин кафедра нейробиологии в институте Vollum OHSU и исследователь для медицинского института Говарда Хьюза. "Если эти переключатели не работают правильно, то мозг не функционирует. Это может привести к судорогам, потере памяти и нейродегенеративным состояниям, таким как болезнь Альцгеймера.
Исследователи из OHSU в Портленде, штат Орегон, и Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории Министерства энергетики США использовали криоэлектронную микроскопию и целевую масс-спектрометрию для выявления архитектуры и субъединицы расположения рецепторов AMPA у грызунов. Рецепторы AMPA активируются нейротрансмиттером глутаматом, образуя проницаемые ионные каналы, которые несут сигналы между клетками по всей нервной системе.
Обнаружив структуру рабочей структуры у грызунов, ученые могут выделить те же структуры в посмертных образцах человеческого мозга и провести сравнение. Они могут после этого мочь определить разницы между структурой и организацией здоровых приемных устройств AMPA и теми в людях с neurodegenerative заболеваниями.
На самом деле, Гуо сказал, что исследователи из OHSU намерены сделать именно это.
- Это очень интересно, - сказал он. "Нет никакой гарантии, но то, что мы хотим сделать, это понять, как эти рецепторы отличаются в разрушительных человеческих заболеваниях, для которых в настоящее время существует мало, если вообще есть, лечения. Если мы сможем получить новые знания о механизме заболевания, это может обеспечить новые подходы к терапии.
Новое открытие произошло благодаря методике, революционизирующей область структурной биологии.
Способность использовать cryo-EM значительно улучшает способность ученых различить индивидуальные приемные устройства в их истинном естественном, или родном, положении. ГУО ранее полагался на рентгеновскую кристаллографию, чтобы визуализировать важные структуры в центральной нервной системе, однако эта техника требует, чтобы ученые складывали огромное количество идентичных молекул, чтобы они могли кристаллизоваться, чтобы сформировать искусственную картину их родной структуры.
Крио-ЭМ позволяет ученым видеть молекулы в почти атомных деталях.
"Это чувствительный метод, когда вам нужно только небольшое количество молекул", - сказал Гуо. "Теперь мы можем исследовать истинный рецептор, как он существует в своем естественном состоянии.
