Как синапсы удерживаются вместе: учёные обнаружили, что белок мозга гефирин образует гибкие филаменты

от

Группа учёных из Института биохимии Кёльнского университета выяснила молекулярные основы формирования синапсов в центральной нервной системе. Они исследовали тормозные синапсы, так называемые «тормоза» в нашем мозге, которые регулируют прекращение передачи сигнала.

Основные выводы исследования

Учёные изучили белок под названием гефирин, который стабилизирует одну половину этих синапсов — так называемую постсинаптическую плотность. Исследование, [опубликованное](https://www.nature.com/articles/s41467-025-63748-w) в журнале Nature Communications, озаглавлено «Филаменты гефирина представляют собой молекулярную основу тормозных постсинаптических плотностей».

Исследование раскрывает ранее неизвестную форму молекулярного взаимодействия в белке гефирине, позволяющую ему формировать удлинённые филаменты. Эти филаменты являются организационной основой для формирования постсинапса, что, в свою очередь, приводит к образованию миллиардов синапсов, которые мозг использует практически во всех функциях коммуникации.

Под руководством экспертов профессора доктора Гюнтера Шварца и профессора доктора Эльмара Бермана команда использовала передовую криоэлектронную микроскопию для визуализации трёхмерной структуры белка гефирина. Исследование показало, что один домен гефирина, который связывается с нейрорецептором и образует димеры (крупные структуры, состоящие из пары белков), формирует удлинённые нитевидные структуры, что стало огромной неожиданностью.

Ранее считалось, что белки в фазово-разделённых конденсатах неупорядочены, но теперь выявлен удивительный уровень организации. Помимо структурных работ, эксперименты in vitro и работа с изолированными клеточными линиями не только подчеркнули, что эти филаменты необходимы для формирования синапсов, но и объяснили, почему специфические мутации, обнаруженные в гене гефирина, вызывают неврологические заболевания.

«Это крупный прорыв в нашем понимании молекулярных основ формирования тормозных синапсов», — говорит Шварц, ведущий автор исследования. «Наши выводы имеют значительное значение для разработки новых методов лечения неврологических расстройств, связанных с этими синапсами, таких как эпилепсия».

Берман, другой ведущий автор, добавляет: «Использование криоэлектронной микроскопии позволило нам визуализировать филаменты гефирина с беспрецедентной детализацией. Это дало нам более глубокое понимание молекулярных механизмов, лежащих в основе тормозных синапсов, и открыло новые возможности для исследований».

Первый автор исследования доктор Артур Маха, постдокторант, работающий в обеих лабораториях, сказал: «Мы были удивлены, обнаружив в наших данных интерфейсы между молекулами гефирина, которые выглядели как «Zoro» Z. Это открытие закрывает пробел в нашем понимании того, как расположение рецепторов, взаимодействие гефирина и формирование синапсов функционально связаны».

Исследование проводилось в Институте биохимии Кёльнского университета, который известен своим опытом в области структурной биологии, белковой, пептидной и окислительно-восстановительной биохимии. Результаты исследования могут революционизировать наше понимание молекулярных основ тормозных постсинаптических плотностей и станут основой для анализа архитектуры целых синапсов на новом молекулярном уровне, заключили учёные.

Предоставлено [Кёльнским университетом](https://phys.org/partners/university-of-cologne/)

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте