У мозга есть собственная служба уборки — сложный механизм, очищающий мусор, оставшийся после клеточной активности. Но ученым было трудно выяснить, как именно мозг узнает, когда начинать этот клеточный «вывоз мусора», пишет medicalxpress.com.
Группа ученых из Йельского университета определила белок, который играет ключевую роль в этом процессе, известном как аутофагия. Этот белок, ATG-9, синхронизирует синаптическую активность и сигнализирует о необходимости усиленной аутофагии, при которой происходит поглощение и деградация нейронального дебриса, созданного повышенной активностью, сообщают они 21 января в журнале Neuron.
Мутации, которые влияют на транспортировку ATG-9 в нейронных соединениях, известных как синапсы, могут помочь объяснить неспособность аутофагии выполнять свою работу во время повышенной синаптической активности, дефицит, который был связан с несколькими нейродегенеративными заболеваниями, включая болезнь Паркинсона.
«Нейроны часто активны, и их механизмы подвержены износу», — сказал Даниэль Колон-Рамос, профессор нейробиологии и клеточной биологии Дорис Макконнелл Дуберг в Йельской школе медицины и старший автор статьи.
Чем активнее становятся эти нейроны, тем больше потребность в клеточной деградации, чтобы избавиться от поврежденных клеточных компонентов. Во время аутофагии нейроны создают органеллу, которая является клеточным эквивалентом мусоровоза, который изолирует, переносит, а затем уничтожает поврежденные клеточные компоненты. Важно, где и когда образуется органелла, потому что захват должен быть рассчитан по времени и скоординирован. До сих пор остается загадкой, как нейроны координируют этот процесс.
Для нового исследования исследовательская группа, возглавляемая Колон-Рамос и первым автором Сиси Янг, докторантом Йельского университета, интересовалась функцией белка ATG-9, который они наблюдали вблизи синапсов нейронов. Используя генетические молекулярные подходы, они обнаружили, что ATG-9 отслеживает активность нейронов, подвергаясь процессу, называемому циклом синаптических пузырьков, в котором клетки выделяют нейротрансмиттеры, которые выполняют функции мозга. Они обнаружили, что при увеличении синаптической активности увеличивается цикл синаптических пузырьков и трафик ATG-9. Это, в свою очередь, сигнализирует о необходимости в бригаде по очистке от аутофагии.
«Мы думаем, что по мере того, как эти нейроны выполняют свои функции и передают информацию, ATG-9 действует как своего рода журнал активности, который, когда активность нейронов увеличивается, помогает предупреждать клетки, чтобы они производили больше аутофагии для будущих очисток», — сказал Ян. «Поэтому ATG-9 действует как координатор синаптической активности и аутофагии».
Полученные данные также добавляют еще один ключ к разгадке лежащей в основе патологии нейродегенеративных заболеваний, которые связаны с нарушением функции аутофагии. Например, авторы обнаружили, что несколько мутаций, связанных с синаптической активностью, включая генетическую мутацию, идентифицированную у людей и связанную с болезнью Паркинсона, влияют на перенос ATG-9 в синапсах и препятствуют способности нейронов усиливать аутофагию при повышении активности нейронов.
«Мы обнаружили, что как в нейронах позвоночных, так и в беспозвоночных воздействие на трафик ATG-9 в синапсах влияет на способность нейронов вызывать зависимую от активности аутофагию», — сказал Колон-Рамос. «Тот факт, что те же самые генетические повреждения были связаны с нейродегенеративными расстройствами, теперь дает мишени для повторной активации этих процессов домашнего хозяйства, возможно, предотвращая дисфункцию нейронов, наблюдаемую при нейродегенеративных заболеваниях».
Лаборатории Пьетро де Камилли из Йельского университета, профессора неврологии Джона Клингенштейна и профессора клеточной биологии, а также Джихонг Бая из Сиэтлского онкологического центра Фреда Хатчинсона также внесли свой вклад в исследование.
