Определен ключевой белок регенерации нервных клеток

15-10-2013

Группа ученых под управлением Мелиссы Роллс (Melissa Rolls), адъюнкт-профессора биохимии и молекулярной биологии Института штата Пенсильвания (Penn State University), заглянув вовнутрь нейронов, нашла внезапный процесс, нужный для их регенерации после томного повреждения.«Представьте для себя нервную клеточку с 2-мя ответвлениями – либо руками – выходящими из нее с обратных сторон», — разъясняет Роллс. «Обе руки имеют магистрали – микротрубочки, идущие по всей их длине и дозволяющие синтезированным клеточкой строительным материалам переноситься к ее далеким концам. Но магистрали идут в обратных направлениях.

В аксонах растущие концы – либо «плюс-концы» — микротрубочек ориентированы от тела клеточки. В дендритах — напротив, в направлении тела.

Ученые идентифицировали эти белки, к числу которых относится моторный белок кинезин-2, и обнаружили, что в их отсутствии микротрубочки в дендритах не укладываются в одном и том же направлении, другими словами происходит дезорганизация их полярности.
После определения набора белков, необходимых для сохранения упорядоченной инфраструктуры микротрубочек в дендритах, ученые проверили, играют ли эти белки какую-либо роль в способности нейронов отвечать на повреждение.

Большинство нейронов незаменимы, и, все же, они обладают невероятной способностью к регенерации своих утраченных частей. В предыдущих исследованиях Роллс и ее коллеги установили, что, если аксон потерян и нервная клетка больше не может посылать сигналы, новый аксон растет с другой стороны клетки, другими словами из дендрита.

Процесс был открыт в процессе исследовательских работ, направленных на расшифровку внутренней работы дендритов – частей нейронов, получающих информацию от других клеток и из окружающего мира. Результаты исследования размещены в печатном издании научного журналаCurrent Biology.

«Мы уже почти все знаем об аксоне – части нервной клеточки, ответственной за отправку сигналов», — гласит Роллс. «Однако дендриты – принимающая часть нервных клеток – всегда были загадкой». Никто ни соображает, как одна клетка создает две различные системы магистралей».

В отличие от многих других клеток нашего организма большинство нейронов должны существовать в протяжении всей его жизни. Их чрезвычайно хорошая организация поддерживается за счет основной инфраструктуры – микротрубочек.

Но, чтобы быть в состоянии перестраиваться в ответ на повреждение, они одновременно должны быть и очень гибкими. Частично такая гибкость объясняется способностью микротрубочек к постоянному росту.

Роллс и ее группа визуализировали этот рост и поняли, что должен существовать набор белков, регулирующих укладку микротрубочек у основных перекрестков – точек разветвления, так чтобы они все имели одно направление. В отличие от больших и просто известных аксонов дендриты очень разветвлены и нередко спрятаны в глубине нервной системе, так что их всегда было сложнее визуализировать и учить.

Но Роллс и ее сотрудникам удалось преодолеть эти трудности. Они заглянули вовнутрь дендритов in vivo, используя обычной модельный организм – плодовую мушку дрозофилу, нервные клеточки которой очень похожи на людские.

Одной из первых загадок, разрешением которых занялись ученые, было размещение того, что Роллс именует «внутриклеточными магистралями» — микротрубочек.
Как часть этого процесса, микротрубочки должны поменять свою полярность.

Другими словами, магистрали дендрита должны быть полностью перестроены в направлении, свойственном аксону.
«Лишив мух способности производить белок кинезин-2, мы обнаружили, что магистрали не могут быть правильно перестроены и регенерация нерва терпит неудачу», — объясняет Роллс. «Вероятно, кинезин-2 является важнейшим белком для сохранения полярности и для способности создавать новую магистральную систему, если необходима регенерация нейронов».

Визуализация того, как нерв сохраняет свои внутриклеточные магистрали, важна для понимания нейродегенеративных заболеваний, также реакции нервов на повреждения, которые часто возникают в результате аварий и других травм. Если белки, регулирующие расположение микротрубочек или переносящие вдоль них грузы, не функционируют должным образом, они могут стать виновниками нейродегенеративных заболеваний, таких как наследственная спастическая параплегия.

«Показав, как микротрубочки расположены в здоровых нейронах и как они перестраиваются в ответ на повреждение, наше исследование поможет другим ученым, разрабатывающим лекарственные препараты для лечения нервных заболеваний и повреждений нервов», — надеется Роллс.
Медицина 2.0 (www.med2.ru)

Читайте также: