Выявлен белок в мозге, который убирает "мусор", оставшийся после клеточной активности
Мозг имеет свою собственную службу уборки, сложный механизм, который убирает мусор, оставшийся после клеточной активности. Но ученым было трудно понять, как именно мозг знает, когда начинать эту "уборку мусора".
Группа ученых из Йельского университета выявила белок, который играет ключевую роль в этом процессе, известном как аутофагия. Этот белок, ATG-9, отслеживает синаптическую активность и сигнализирует о необходимости усиления аутофагии, при которой нейронный мусор, образовавшийся в результате повышенной активности, поглощается и разрушается, сообщается 21 января в журнале Neuron.
Мутации, влияющие на транспортировку ATG-9 в местах соединения нейронов, известных как синапсы, могут помочь объяснить неспособность аутофагии выполнять свою работу во время повышенной синаптической активности, дефицит которой был связан с несколькими нейродегенеративными заболеваниями, включая болезнь Паркинсона.
"Нейроны часто активны, и их механизмы подвержены износу, - отметил Даниэль Колон-Рамос, профессор неврологии 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. В процессе аутофагии нейроны создают органеллу, которая является клеточным эквивалентом мусороуборочной машины, которая изолирует, переносит, а затем уничтожает поврежденные клеточные компоненты. Где и когда формируется органелла, очень важно, потому что сбор мусора должен быть своевременным и скоординированным. До сих пор оставалось загадкой, как нейроны координируют этот процесс.
Для нового исследования исследовательская группа под руководством Колон-Рамос и первого автора Сиси Янг, докторанта Йельского университета, заинтересовалась функцией белка ATG-9, который они наблюдали вблизи синапсов нейронов.
Используя генетические молекулярные подходы, они обнаружили, что ATG-9 отслеживает активность нейронов, проходя процесс, называемый циклом синаптических пузырьков, в ходе которого клетки выделяют нейротрансмиттеры, выполняющие функции мозга. Когда синаптическая активность повышается, обнаружили они, цикл синаптических везикул и трафик ATG-9 также увеличиваются. Это, в свою очередь, сигнализирует о необходимости привлечения команды по очистке аутофагии.
"Мы думаем, что по мере того, как эти нейроны выполняют свою функцию и передают информацию, ATG-9 действует как своего рода журнал активности, который, когда активность нейронов увеличивается, помогает предупредить клетки о необходимости производить больше аутофагии для будущей очистки", - сказал Янг. "Таким образом, ATG-9 действует как координатор синаптической активности и аутофагии"
Полученные результаты также добавляют еще один ключ к разгадке патологии нейродегенеративных заболеваний, которые были связаны с нарушением функции аутофагии. Например, авторы обнаружили, что несколько мутаций, связанных с синаптической активностью, включая генетическую мутацию, выявленную у людей и связанную с болезнью Паркинсона, влияют на перемещение ATG-9 в синапсах и препятствуют способности нейронов увеличивать аутофагию при повышении активности нейронов.
"Мы обнаружили, что как в нейронах позвоночных, так и в нейронах беспозвоночных, нарушение трафика ATG-9 в синапсе влияет на способность нейронов вызывать аутофагию, зависящую от активности", - сказал Колон-Рамос. "Тот факт, что эти же генетические повреждения были связаны с нейродегенеративными заболеваниями, теперь предоставляет мишени для реактивации этих процессов поддержания жизнедеятельности, возможно, предотвращая дисфункцию нейронов, наблюдаемую при нейродегенеративных заболеваниях"
