Команда исследователей из Института биохимии Университета Кёльна (University of Cologne) сделала открытие, которое меняет представления о том, как устроены тормозные синапсы — своеобразные «тормоза» мозга, выключающие передачу сигнала.
Учёные выяснили, что белок гефирин (gephyrin), ранее считавшийся «хаотично организованным», формирует упорядоченные филаменты — длинные нитевидные структуры. Именно они лежат в основе постсинаптической плотности (postsynaptic density), обеспечивая стабильность и правильное формирование тормозных синапсов.
Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.
Как удалось увидеть «скелет» синапса
Руководители работы, профессор Гюнтер Шварц (Günter Schwarz) и профессор Элмар Бермaнн (Elmar Behrmann), применили современный метод крио-электронной микроскопии, чтобы визуализировать трёхмерную структуру гефирина.
Оказалось, что один из доменов этого белка способен связываться с нейрорецептором, образуя димеры (пары молекул), которые затем собираются в удлинённые филаменты. Это стало настоящим сюрпризом: раньше считалось, что белки в таких структурах дезорганизованы.
Почему это важно
Без этих нитей тормозные синапсы просто не образуются. А значит, мутации в гене гефирина, нарушающие филаментное строение, напрямую объясняют развитие неврологических расстройств, включая эпилепсию.
Гюнтер Шварц (Günter Schwarz) отметил:
«Это прорыв в понимании молекулярной основы формирования тормозных синапсов. Наши данные открывают новые возможности для терапии болезней, связанных с их нарушением».
Соавтор работы Элмар Бермaнн (Elmar Behrmann) добавил:
«Крио-ЭМ позволила нам увидеть детали, которые раньше были недоступны. Теперь мы понимаем молекулярные механизмы гораздо глубже».
А первый автор, постдок Артур Мача (Arthur Macha), признался:
«Мы были удивлены: интерфейсы гефирина в данных напоминали букву Z. Это помогло нам связать расположение рецепторов, взаимодействие гефирина и формирование синапсов в единую картину».
Перспективы
Исследователи считают, что открытие филаментов гефирина способно революционизировать наше понимание архитектуры синапсов. В будущем это позволит буквально «разобрать» тормозные синапсы на молекулярном уровне и искать новые мишени для терапии неврологических заболеваний.
Литература.
“Gephyrin filaments represent the molecular basis of inhibitory postsynaptic densities” by Elmar Behrmann et al. Nature Communications
