Роль глутамата в нервной деятельности

Когда люди слышат о глутамате, первое, что они вспоминают,- это усилитель вкуса, который часто используется в азиатской кухне.  Речь идет о глутамате натрия- глутаминовой кислоты. Глутамат является важным возбуждающим медиатором в нервной системе человека, где он играет определенную роль в процессах обучения и памяти. Некоторые препараты для лечения болезни Альцгеймера, например, подавляют действие глутамата, замедляя прогрессирование заболевания.

В нервной системе глутамат действует как передатчик сигнала в синапсах. Там он связывается со специфическими рецепторами, которых существует несколько типов. Решающую роль в этой системе играет метаботропный глутаматный рецептор типа 4 (mGluR4).

Прямой контакт с другими белками

До сих пор мало что было известно о распределении этого рецептора в активных зонах синапсов. Известно, что большинство рецепторов mGluR4 расположены группами от одного до двух единиц в пресинаптической мембране. Там они часто находятся в непосредственном контакте с кальциевыми каналами и белком Мунк-18-1, который важен для высвобождения вторичных посредников.

Об этом сообщает в журнале Science Advances исследовательская группа во главе с профессором Маркусом Зауэром из биоцентра Вюрцбургского университета в Баварии, и профессором Давиде Калебиро из Бирмингемского университета. “Наши данные показывают, что прямой контакт рецепторов mGluR4 с другими ключевыми белками играет важную роль в регуляции активности синапсов”, – говорит профессор Зауэр.

Активные зоны плотно упакованы

Новые данные были получены с помощью метода сверхразрешающей микроскопии dSTORM (direct stochastic optical reconstruction microscopy). Этот метод был разработан командой Зауэра в 2008 году. Он позволяет увидеть отдельные молекулы, которые могут быть расположены даже в очень маленьких и плотно упакованных активных зонах синапсов. Это невозможно при обычной световой микроскопии из-за дифракционного предела в 200 нанометров.

” Теперь мы впервые имеем представление о молекулярной организации сложных белковых машин, которые управляют передачей сигналов в синапсах нашего мозга”, – говорит профессор Калебиро. “Только обладая этими знаниями, мы сможем понять, как функционирует мозг и как он обрабатывает информацию в различных временных масштабах”.

В дальнейшем исследовательские группы будут использовать dSTORM, чтобы выяснить, как все белки распределяются в активной синаптической зоне. Предполагается, что в передаче сигнала в активных зонах участвует более 100 белков.