Молекула клеточной адгезии регулирует образование синапсов и не-REM-сон
                Рисунок 1. Альтернативный сплайсинг зависимый партнер по связыванию PTP и функция взаимодействия Диаграмма слева изображает взаимодействие пресинаптического PTPδ с постсинаптическим IL1RAPL1 в синапсе, причем критическая структура meA показана в виде красного треугольника. Графики справа показывают снижение синаптической передачи в гиппокампе мышей с делецией PTPδ (вверху) и делецией PTPδ-meA (внизу). Предоставлено: Институт фундаментальных наук.

Есть много теорий, но никто не знает точно, почему мы спим. Одно мы знаем наверняка: бессонные ночи не помогут вам пережить день. Было проведено много исследований, посвященных изучению того, как сон работает в мозге и каковы его цели. Однако, как синапсы работают в отношении сна, плохо изучено. Исследовательская группа во главе с директором KIM Eunjoon из Центра синаптических нарушений головного мозга в Институте фундаментальных наук (IBS, Южная Корея) сообщила, что in vivo обнаружила, что молекула пресинаптической клеточной адгезии под названием PTPδ имеет решающее значение для развития синапсов в развивающийся мозг. Таким образом, генетическая делеция PTPδ приводит к нарушению структурных, функциональных и биохимических составов в мозге пораженных мышей, что приводит к изменениям врожденного поведения, такого как гипер-двигательная активность, повышенная тревожность и снижение сна.
                                                                                       

Человеческий мозг содержит миллиарды нейронов, которые общаются друг с другом через синапсы. Сигналы, которые один нейрон посылает другому через высвобождение нейротрансмиттеров в пресинаптических сайтах, воспринимаются рецепторами нейромедиаторов, расположенными в постсинаптических сайтах других нейронов. В свою очередь, сети нейронов определяют выражение всех видов поведения и функций организма, контролируемых мозгом. В основе всех этих всесторонних сетей для функций мозга лежат молекулы адгезии синаптических клеток (САМ). САМ необходимы для регулирования развития синапсов путем соединения пре- и постсинаптической сторон. Чтобы обеспечить нормальное развитие нейронных цепей и функций головного мозга, очень важно обеспечить соответствующее расщепление пре- и постсинаптических САМ, среди множества различных видов, во время развития молодых нейронов.

                

  •                 Молекула клеточной адгезии регулирует образование синапсов и сон без REM
                        Рисунок 2. Удаление PTPδ у мышей приводит к гиперактивности и снижению не-быстрого сна. Графики слева показывают наличие гиперактивности в течение 24 часов у мышей с делецией PTPδ целом (красный), делецией PTPδ-возбуждающих нейронов (желтый) и делецией PTPδ-meA (аквамарин) по сравнению с контрольными мышами (черные). Графики справа показывают уменьшение не-быстрого сна, представляющее глубокий сон с дельта-волнами, как у мышей с делецией PTPδ-возбуждающих нейронов (желтый), так и у мышей с PTPδ-meA (аквамарином). Предоставлено: Институт фундаментальных наук.
            

  •             

  •                 Молекула клеточной адгезии регулирует образование синапсов и сон без REM
                        Рисунок 3. Схематическое изображение основных результатов исследования. Слева нормальное транссинаптическое взаимодействие пресинаптического PTPδ и постсинаптического IL1-RAPL1 в синапсе, что критически требует наличия meA в PTPδ (красный треугольник). В середине нарушение транс-синаптического взаимодействия PTPδ-IL1RAPL1 через потерю всего PTPδ или meA. Справа потеря транс-синаптического взаимодействия PTPδ-IL1RAPL1 приводит к потере синаптической структуры и функции наряду с измененными функциями мозга, проявляющимися сниженным сном и ненормальными ритмами сна, как это наблюдается у дельта-волн во время глубокого сна без REM. Предоставлено: Институт фундаментальных наук.
            

  •     

Ранее было показано, что транс-синаптическое взаимодействие (взаимодействие, которое распространяется через синапс от одного нейрона к следующему) зависит от короткой пептидной последовательности длиной в шесть аминокислот (известной как meA) в белке PTPδ. Исследовательская группа использовала эти знания, чтобы специально блокировать взаимодействие PTPδ-IL1RAPL1. Когда ключевая последовательность meA удаляется, оставляя остальную часть PTPδ функциональной и неповрежденной, IL1RAPL1 не может связываться с PTPδ и поэтому не может оставаться на постсинаптической стороне синапса. Это приводит к значительному уменьшению количества синапсов в мозге, нарушая замысловатые нейронные цепи, которые формируют и определяют выход поведения, такой как сон. Они также избирательно удаляли PTPδ на возбуждающем нейрои подтвердил гипотезу о том, что нарушения синапса-поведения действительно были локализованы в возбуждающих нейронах.

Исследовательская группа также показала, что, когда IL1RAPL1 не может связываться с PTPδ через синапс, химический состав самого IL1RAPL1 изменяется с почти полным блокированием процесса, называемого фосфорилированием тирозина в его аминокислотной последовательности. Это изменение врожденного свойства IL1RAPL1 сопровождается исключением IL1RAPL1 из синапса. Поскольку IL1RAPL1 является критическим для созревания синапса, это исключение приводит к структурному и функциональному снижению синапса. Разрушение головного мозга на таком фундаментальном уровне приводит к усилению тревоги и снижению сна, наблюдаемому у мышей с мутацией PTPδ.

Было проведено несколько исследований, которые связывали синаптические САМ с аномальным поведением мыши. В частности, это исследование предлагает первый всеобъемлющий обзор того, как САМ связаны со сном, фундаментальной функцией мозга. Кроме того, ни одно из предыдущих исследований не связывало конкретную пару пре- и постсинаптических САМ со сном или сном или с поведением, связанным со сном, таким как гиперактивность и беспокойство. Поскольку мутации в гене, кодирующем PTPδ, связаны с многочисленными психическими расстройствами, такими как шизофрения, синдром дефицита внимания с гиперактивностью (СДВГ) и синдром беспокойных ног (тип расстройства сна), причем каждое из этих расстройств затрагивает от 1% до 5% Для всего населения мира это исследование проливает свет на то, как изменения PTPδ могут привести к появлению симптомов, напоминающих вышеупомянутые расстройства.

Развитие мозга на эмбриональной и ранней постнатальной стадиях имеет решающее значение для правильного выражения поведения и функций мозга. Это исследование показывает, что даже единичное нарушение взаимодействия PTPδ-IL1RAPL1 среди многих возможных пар пре- и постсинаптических CAMs имеет последствия, которые длятся всю жизнь организма, такие как постоянное сокращение сна. Учитывая, что сон важен для выживания, нарушение единственной пары связывания в синапсе может иметь такие далеко идущие последствия, что говорит о важности этого открытия, которое будет способствовать нашему пониманию того, как основные строительные блоки мозга влияют на сложное поведение такие как сон.




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *