Проф. Д-р Бернд Факлер и д-р Сами Боудккази и их исследовательская группа из Института физиологии и кластера передового опыта «Центр исследований биологической сигнализации» BIOSS Фрайбургского университета сумели прояснить функцию так называемого корнишона. белки в головном мозге: они улучшают связь между нейронами и надежность передачи сигналов.
Биологи опубликовали свои выводы в журнале Neuron.В 2009 году исследовательская группа Факлера уже продемонстрировала, что белки корнишона являются частью рецепторов глутамата AMPA-типа в мембранах нейронов головного мозга. Эти рецепторы состоят из пула, содержащего до 35 белков, и 70-80 процентов из них содержат белки корнишона. Рецепторы AMPA расположены в синапсах — соединениях между двумя нейронами, по которым передаются сигналы.
После выхода из одной клетки глутамат нейротрансмиттера связывается с рецепторами AMPA соседней клетки и, таким образом, возбуждает ее. Однако, как правило, нейроны мозга не передают информацию при единичном возбуждении, а скорее интегрируют возбуждения во времени. Таким образом, чем больше возбуждающих стимулов получает нейрон от разных синапсов, тем с большей вероятностью он будет передавать информацию.«У рецепторов AMPA есть особая функция для клеточного обучения», — объясняет Факлер: «После« обучения »нейрон более быстро и надежно передает сигналы при стимуляции.
Насколько мы можем судить, нейроны достигают этого в первую очередь за счет увеличения количества рецепторов AMPA в своих синапсов, что приводит к более сильному возбуждению ». Выясняя структуру рецепторов AMPA, исследователи надеются улучшить свое понимание процессов обучения в головном мозге.Биологи обнаружили, что «корнишон-содержащие рецепторы AMPA сохраняют свои поры открытыми в течение более длительного периода времени после активации глутаматом, тем самым способствуя более продолжительному возбуждающему току», — говорит Факлер. Вследствие повышенного синаптического возбуждения порог передачи информации достигается быстрее и надежнее.Ранее было непонятно, почему одни нейроны, такие как интернейроны, демонстрируют короткие возбуждающие токи, в то время как другие, такие как мшистые клетки или пирамидные клетки, демонстрируют более длительные возбуждения.
Исследователи из Фрайбурга продемонстрировали ключевую роль белков корнишона, изучая электрические сигналы в отдельных синапсах в мозгу крысы: они стимулировали синапсы мшистых клеток и интернейронов и сравнивали ионные токи через соответствующие рецепторы AMPA. Помечая белки корнишона, они продемонстрировали, что мшистые клетки с рецепторами AMPA, содержащими корнишон, сохраняют свое возбуждение в течение более длительных периодов времени.
Кроме того, биологи сократили периоды возбуждения, удалив белки корнишона из мшистых клеток посредством вирус-опосредованного нокдауна белка. Когда они добавляли белки корнишона к интернейронам посредством вирусной экспрессии белков, эти нейроны возбуждались в течение более длительных периодов времени.