Текущая работа лаборатории профессора Гаити Хасан в NCBS определила новые роли передачи сигналов кальция. Группа профессора Хасана показывает, что процесс под названием SOCE (Store Operated Calcium Entry), который работает для поддержания уровня кальция в клетках, также может играть роль в поддержании уровня дофамина, жизненно важного нейромедиатора в головном мозге.SOCE — это процесс, при котором ионы кальция медленно проникают в клетки, чтобы пополнить запасы кальция, истощенные в результате различных действий. Поскольку клеточная мембрана или внешнее покрытие клетки непроницаемо для ионов кальция, кальций проникает в клетку через специальные кальциевые каналы.
Одним из таких кальциевых каналов является белок Orai, необходимый для работы SOCE. В работе профессора Хасана использовались мухи дрозофилы с мутировавшими генами Orai, которые препятствовали нормальному функционированию процесса SOCE. Ключевым открытием в их экспериментах было то, что когда SOCE подавлялся только в определенных нейронах до созревания мух, появляющиеся взрослые особи не могли летать.
Без SOCE процесс создания «схемы полета» в мозгу мухи не развивался — так почему же это важно?Важность этого результата заключается в том, что он выявил потенциальную связь между SOCE и нейромедиатором, называемым дофамином.
Дофамин — незаменимая сигнальная молекула в головном мозге, дефицит которой вызывает различные заболевания, самым известным из которых является синдром Паркинсона. У нелетающих мутантных мух Orai SOCE подавлялся в наборе клеток, называемых «дофаминергическими интернейронами» — нервных клетках, которые использовали дофамин для передачи сигналов. Дальнейшие исследования этого явления показали, что SOCE и его роль в поддержании уровня кальция в нервных клетках влияют на процессы, связанные с синтезом и транспортом дофамина на генетическом уровне.«Мы ожидали, что подавление восполнения запасов кальция через SOCE в нервных клетках ухудшит их функционирование и, возможно, в конечном итоге убьет их.
Было большим сюрпризом, когда вместо этого мы обнаружили, что процесс SOCE влияет на уровень ферментов, необходимых для синтеза дофамина. Большим сюрпризом было то, что что это явление происходит на уровне экспрессии генов », — говорит Траямбак Патхак, который является первым автором публикации, появившейся в Journal of Neuroscience.
Последствия этой работы интригуют. Если SOCE действует аналогичным образом в клетках млекопитающих, он может играть определенную роль в заболеваниях, в которых дофамин играет значительную роль, таких как болезнь Паркинсона, синдром дефицита внимания (ADS) и даже шизофрения. «В этих процессах еще многое предстоит понять.
Наша работа подняла множество вопросов о важности SOCE в нервных клетках. Это может даже предоставить нам новые пути для изучения лечения таких состояний, как болезнь Паркинсона, — говорит профессор Хасан.