20 июля 2011

Присутствие специфических для синапсов и глиальных клеток белков-антигенов клеточной поверхности

Ранее мы указывали на присутствие специфических для синапсов и глиальных клеток белков-антигенов клеточной поверхности, функция которых связана с формированием специфических аксодендритических и аксосоматических контактов в синаптогенезе.

Чрезвычайная специфичность пептидного состава характеризует и рецепторные белки постсинаптических мембран, которые определяют избирательный характер взаимодействия их с нейромедиаторами и пептидными гормонами. Большинство рецепторных белков являются регуляторными, состоят из нескольких полипептидных цепей и имеют олигомерную структуру.

Эти белки прочно связаны с мембраной нейрона, занимая весь ее слой. В возбудимой мембране нейрона рецепторные белки регулируют проницаемость мембраны к катионам небольшого размера (Са++, Na+, K+, Mg++), а также определяют степень сродства рецептора к различным его агонистам и антагонистам.

Так, по мнению К. Torda (1974), одной из регуляторных субъединиц холинорецептора, чувствительного к никотину, в нейронах электрических органов рыб является связанный с мембраной фермент трифосфоинозитидфосфомоноэстераза (относительная молекулярная масса — 40 000 — 42 000 дальтон), который дефосфорилирует трифосфоинозитид в дифосфоинозитид. Этот фермент активируется в присутствии незначительных концентраций ацетилхолина. К Torda показал, что данная реакция лежит в основе молекулярного механизма деполяризации мембраны постсинаптического нейрона.

Существует и обратная реакция. Так, дифосфоинозитидкиназа — мембранный фермент — катализирует фосфорилирование дифосфоинозитида в трифосфоинозитид. Последний активирует цЗ´, 5´-АМФ, причем данная реакция всегда сопровождается ре и гиперполяризацией постсинаптического нейрона. Дефосфорилирование способствует высвобождению ионов Са++ из мембраны в количествах, достаточных для развития эффекта деполяризации. Напротив, процесс фосфорилирования усиливает связывание Са++ с мембраной, вызывая ее стабилизацию и повышение уровня мембранного потенциала. В качестве регуляторных белков, изменяющих проницаемость нейрональных мембран и определяющих уровень мембранного потенциала в нейронах, могут действовать и другие белки, например белок S-100.

Изменение конформационных свойств последнего в результате его связывания с ионами Са++ ведет к появлению на поверхности данного белка гидрофобных участков. Это делает возможным его включение в мембрану, поскольку он становится липоидорастворимым. При прохождении через мембрану белок S100 теряет ионы Са++ и связывает ионы К+, а его гидрофобные участки уходят внутрь, в результате чего белок S-100 снова теряет сродство к липидам, выходит из мембраны, где теряет уже ионы К+, и вновь связывается с ионами Са++ [Calissano P., 1973]. Таким образом, этот белок принимает непосредственное участие в изменении активного и пассивного транспорта ионов в синаптическом аппарате, определяя уровень мембранного потенциала.

В последнее время была показана возможность изменения локального электрического заряда на искусственных фосфолипидных мембранных (из фосфатидилхолина, лецитина) под влиянием пептидов со специфической последовательностью аминокислот (лейцин-серин-лейцин-глицин)n, где  n = 6, 9, 12.

При этом изменялись конформационные свойства пептидов, которые принимали отчетливую форму β-спирали [Kennedy S. J. et. al., 1977]. Эти данные свидетельствуют не только о прямой связи между метаболическими реакциями в нейронах и изменением свойств проводимости их мембраны, определяющих в конечном счете электрофизиологические параметры нейрона, но и о важности конформационных свойств мембранных макромолекул в этих изменениях.


«Нейрохимические и функциональные основы долговременной памяти»,
Ю.С. Бродкин, Ю.В. Зайцев



Ранее мы указывали, что в возникновении постсинаптического потенциала нейрона и транссинаптической индукции синтеза ферментов значительная роль принадлежит цАМФ и усилению фосфорилирования мембранных, синаптических и ядерных белков в ходе обучения. Эти изменения сохраняются в течение длительного времени после прекращения стимуляции. Так, кратковременное помещение крыс или мышей в новую среду сопровождается усилением фосфорилирования белков в синаптических мембранах…

Процесс возбуждения

Элементарной функцией нейронов является процесс возбуждения, который выражается в снижении мембранного и возникновении спайкового потенциала действия в области аксонного холмика. Спайковый разряд является ответом, регистрируемым на выходе нейрона, на приходящий к нему сигнал, являющийся суммой генераторных постсинаптических потенциалов (де- и гипер-поляризующих). Отсюда следует, что нейрон активируется специфическим паттерном синаптических влияний, роль которых состоит в интенсификации…

Выяснение возможных механизмов формирования и хранения энграмм

Наши исследования, направленные на выяснение возможных механизмов формирования и хранения энграмм, позволяют высказать ряд аргументов в пользу синаптомембранных механизмов как единой основы кратковременной и долговременной памяти [Бородкин Ю. С, 1976; Бородкин Ю. С. и др., 1976; Бородкин Ю. С. и Крауз В. А., 1978; Смирнов В. М. и Бородкин Ю. С, 1979; Бородкин Ю. С….

Препараты, имитирующие действие медиаторов

Препараты, имитирующие действие медиаторов, прямо или через посредство соответствующего нейромедиатора вступающие в связь с макромолекулами белка рецептора и вызывающие конформационные перемещения последних, ускоряют процесс фиксации и консолидации следа вырабатываемого навыка. При условии длительного повторяющегося возбуждения (процесс обучения) как в отдельном нейроне, так и в нейронном ансамбле в целом наблюдается ряд последовательных метаболических превращений в органных…

Гипотеза функциональной верификации предполагает, что специфическая организация синапсов формируется еще до приобретения опыта и стабилизируется под влиянием взаимодействия с факторами внешней среды. Однако генетическая программа определяет взаимодействие лишь между основными категориями нейронов. В ходе развития в пределах данной категории нейронов образуется множество синаптических контактов на одном и том же нейроне, иначе говоря, имеет место ограниченная…