Функции мозга и психические расстройства

Новые изображения, полученные учеными из лаборатории Колд-Спринг-Харбор (CSHL), впервые раскрывают трехмерные структуры набора молекул, критически важных для здорового функционирования мозга.

Эти молекулы входят в семейство белков в мозге, известных как NMDA-рецепторы, которые опосредуют передачу важных сигналов между нейронами.

Подробные снимки, созданные командой ученых, послужат ценным руководством для разработчиков лекарств, работающих над новыми методами лечения шизофрении, депрессии и других психоневрологических состояний. Результаты работы опубликованы в журнале Molecular Cell.

“Этот NMDA-рецептор является очень важной лекарственной мишенью”, – говорит Цунг-Хан Чоу, исследователь с докторской степенью в лаборатории профессора Хиро Фурукавы. Это связано с тем, что дисфункциональные NMDA-рецепторы, как считается, способствуют развитию широкого спектра расстройств, включая не только депрессию и шизофрению, но и болезнь Альцгеймера, инсульт и судороги.

“Мы надеемся, что наши изображения, которые впервые визуализируют рецептор, облегчат разработку лекарств в полевых условиях на основе нашей структурной информации”, – говорит Чоу.

NMDA-рецепторы обнаружены в нейронах по всему мозгу. При активации сигнальной молекулой, известной как глутамат – одним из многих нейромедиаторов мозга, – рецептор меняет форму, открывая канал в клетку. Это увеличивает вероятность того, что нейроны передадут сигнал соседним клеткам.

Связь между нейронами имеет решающее значение для всего – от движения до памяти. Дисфункция и заболевание могут возникнуть, когда благодаря NMDA-рецептором связь между нейронами либо слишком сильная, либо слишком слабая.

“Рецепторы GluN1-2C, GluN1-2A-2C и GluN1-2D NMDA находятся в отдельных областях мозга, таких как мозжечок, в определенный период развития мозга”, – объясняет Фурукава.

“Предполагается, что аномально слабо функционирующие NMDA-рецепторы, содержащие GluN1-2C, вызывают симптомы, подобные шизофрении”.

Хотя структуры некоторых NMDA-рецепторов хорошо изучены, о тех, на которых сосредоточилась команда Фурукавы в своем новом исследовании, известно мало. Требовалась более полная картина, поскольку способность воздействовать на определенные типы NMDA-рецепторов дала бы разработчикам фармацевтических препаратов больший контроль над тем, где в мозге будет активно потенциальное лекарство.

И когда дело доходит до разработки более эффективных методов лечения, Чоу говорит: “чем больше информации мы сможем получить, тем лучше”.

Фурукава, Чоу и их коллеги использовали метод криоэлектронной микроскопии, чтобы получить серию изображений рецепторов, раскрывающих их форму в мельчайших деталях.

На некоторых изображениях показаны рецепторы, захватывающие естественный нейромедиатор глутамат, который их включает; на других показаны рецепторы, активируемые молекулой, используемой в лаборатории для усиления передачи сигналов NMDA.

Точно показывая, где и как взаимодействуют эти молекулы, новые изображения помогут разработать потенциальные методы лечения, которые отключают сверхактивные NMDA-рецепторы или включают те, которые недостаточно активны.