Unik proteinbindning möjliggör inlärning och minne

Unik proteinbindning möjliggör inlärning och minne
Unik proteinbindning möjliggör inlärning och minne
Anonim

Två proteiner har en unik bindning som gör det möjligt för hjärnreceptorer som är nödvändiga för inlärning och minne att inte bara komma och stanna där de behövs, utan att dras av när de inte är det, säger forskare.

NMDA-receptorer ökar aktiviteten och kommunikationen av hjärnceller och är strategiskt placerade, ungefär som ett välkomstcenter, i den mottagande änden av kommunikationsmotorvägen som förbinder två celler. De är också måltavlor vid hjärndegenererande tillstånd som Alzheimers och Parkinsons.

I ett sant förhållande från vagga till grav har forskare funnit att byggnadsställningsproteinet SAP102, som hjälper till att stabilisera receptorn på cellytan, binder till en underenhet av NMDA-receptorn som kallas GluN2B på två ställen, säger Dr.. Bo-Shiun Chen, neuroforskare vid Medical College of Georgia vid Georgia He alth Sciences University.

Medan ett bindningsställe är normen, har dessa proteiner ett som är starkare än det andra. När det är dags för normal receptoromsättning frigörs den starkare bindningen och den mindre binder receptorn in i cellen för nedbrytning eller återvinning.

"En bindningsplats är involverad i att stabilisera receptorn på cellytan och den andra är viktig för att ta bort receptorn. Vi tror att det är ett paradigmskifte; vi har aldrig tänkt på att samma ställningsprotein har två roller, " sa Chen, motsvarande författare till studien i tidskriften Cell Reports.

"Vi tror att genom att förstå den normala omsättningen av dessa receptorer kan vi lära oss mer om hur vi kan förhindra den onormala receptorförlusten som uppstår vid försvagande sjukdomar som Alzheimers." Vid Parkinsons rör sig receptorerna oförklarligt bort från där synapsen, eller informationsmotorvägen, ansluter till neuronen, vilket gör dem mindre effektiva. NMDA-receptorer är tänkta att samlas där synapsen hakar fast i den mottagande neuronen; i själva verket är det en del av det som förankrar synapsen, sa Chen.

Intressant nog är detta centrala protein, SAP102, en medlem av MAGUK-familjen av ställningsproteiner, den enda familjemedlemmen som är känd för att direkt bidra till sjukdomar: dess mutation orsakar intellektuell funktionsnedsättning.

Medan alla celler har ett system för att hantera antalet receptorer på deras yta, vid Alzheimers, verkar denna borttagningsprocess vara accelererad, med ökad uppslukning av receptorer och mindre neuron-till-neuron-kommunikation. Signalsubstansen glutamat hjälper till att etablera och underhålla synapsen och binder även till GluN2B.

GluN2B-innehållande NMDA-receptorer förblir öppna för att ta emot information under lång tid, vilket möjliggör den typ av kraftfull och ihållande kommunikation som möjliggör inlärning och minne. Faktum är att antalet av dessa receptorer minskar naturligt med åldern, vilket kan vara en anledning till att unga människor lär sig lättare. När det är dags att ta bort en receptor tillsätts fosfor till GluN2B, vilket ändrar dess funktion så att det inte längre binder till byggnadsställningsproteinet.

Chens forskning finansierades av National Institute of Neurological Disorders and Stroke och utfördes i möss och råttas neuroner i kultur. Samarbetspartners inkluderar Dr. Roger A. Nicoll, professor, avdelningar för cellulär och molekylär farmakologi och fysiologi, University of California, San Francisco, och Dr. Katherine W. Roche, Senior Investigator, National Institute of Neurological Disorders and Stroke.

Populärt ämne