24 июня 2011

Нейроспецифические белки головного мозга

Белки головного мозга в соответствии с их функциями подразделяют на структурные, регуляторные (ферменты, гормоны) и рецепторные, локализующиеся преимущественно в области синаптических мембран. Такое деление в известной степени условно, поскольку один и тот же белок может участвовать в различных процессах.

Основные данные о структуре и функциях нейроспецифических белков головного мозга были получены в течение последних 15—18 лет путем изучения антигенного спектра целого мозга животных и человека и различных его отделов с помощью прямых иммунохимических методов. К настоящему времени выделены нейроспецифические белки с преимущественно нейрональной и глиальной локализацией, антигены клеточной поверхности, белки, входящие в состав миелиновой оболочки, микротрубочек, микро и нейрофиламентов, а также белки синаптических мембран, среди которых обнаружены кислые и основные.

Некоторые белки характеризуются строгой видоспецифичностью (белки нервной системы апплизий и головоногих моллюсков), тогда как другие присутствуют в мозге различных животных, т. е. являются видонеспецифическими. К последним, в частности, относят нейроспецифический белок S-100, которому придают большое значение в процессах обучения и памяти. Этот кислый глобулярный белок (изоэлектрическая точка 4, 2) с относительной молекулярной массой 19 500—24 000 был впервые выделен В. W. Мооге и D. McGregor из мозга быка, а впоследствии обнаружен в мозговой ткани практически у всех позвоночных животных и человека.

Белок S-100 присутствует в сером и белом веществе мозга, в коре больших полушарий, гиппокампе, мозжечке (место наибольшей концентрации), стволовых образованиях, спинном мозге, в периферических и черепно-мозговых нервах. Идентификация его структуры и получение моноспецифической антисыворотки к нему позволили изучать его субклеточное распределение, а также динамику накопления в мозге на разных этапах онтогенеза у различных животных и человека.

Установлено [Donato R., 1977], что S100 является растворимым белком, связанным с мембранами синаптосом. Связывание является специфическим, обратимым и насыщаемым и зависит как от температуры, так и от присутствия в среде ионов Са++ и конкурентно тормозится моновалентными катионами (калий, натрий). Обычно одна молекула S-100 связывает 10 молекул Са++, что сопровождается изменением конформационных свойств этого белка [Реrumal A. S., 1976]. Обработка мембран трипсином или другими детергентами практически устраняет возможность связывания S-100, что позволило выделить две формы его существования — водорастворимую и мембраносвязанную.

Наличие этих двух форм объясняет его присутствие как на поверхности, так и внутри постсинаптических мембран, а также в ядерных мембранах, в синаптических везикулах и в митохондриях аксональных терминалей [Haglid К. G. et al., 1977].

По данным R. Donato (1976), белок S100 в синаптосомах морской свинки и крысы связывается со специфическими рецепторными образованиями, что довольно хорошо согласуется с его способностью увеличивать проницаемость искусственной липопротеиновой мембраны для целого ряда ионов [Calissano P., 1971]. Позднее было показано [Calissano P. et al., 1973], что эта способность обусловлена взаимодействием белка S-100 с фосфолипидами мембраны.

Это взаимодействие было наиболее выраженным в случае, когда основным липидом липосом являлись фосфатидилсерин, стеариламин или сфингомиелин, и наиболее слабым в присутствии фосфатидилхолина. Кроме того, в присутствии ионов Са++ S-100 специфически связывается с основным белком миелина [Mahadik S. P. et al., 1976].

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

Читайте далее:



Полагают [Moore B. W., 1973], что S-100 синтезируется преимущественно в астроцитах, олигодендроцитах. Однако некоторые исследователи обнаруживают его и в нейронах, где он присутствует главным образом в мембраносвязанной форме. В настоящее время довольно подробно изучена динамика накопления S100 в онтогенезе в мозге разных животных. Так, у новорожденных морских свинок его уровень чрезвычайно высок, а его распределение…

Изменения синтеза белка S-100, которые происходят при сенсорной стимуляции и запоминании вырабатываемых навыков, описаны Н. Hyden [Hyden H., 1977, 1979]. Так, при обучении крыс получать пищу непредпочитаемой лапой он наблюдал избирательное накопление белка в гиппокампе через 4 дня после обучения, причем этот процесс сопровождался нарастанием уровня ионов Са++. Параллельно отмечалось повышение включения 14С-лейцина в высокомолекулярные…

В отличие от S-100 и других кислых белков, белок 14-3-2, выделенный впервые из мозга быка [Grasso A. et al, 1969], локализуется исключительно в нейронах. Его относительная молекулярная масса составляет 46 000—50 000. Интересно, что он обнаружен в мозге всех млекопитающих. Предполагается, что этот белок является основным компонентом растворимых белков в синаптосомах (Grasso A. et al.,…

Чрезвычайно важным, по мнению G. Ungar, является соблюдение временного интервала между инъекцией мозгового экстракта доноров и проверкой навыка у реципиента, между временем последнего сеанса обучения и получением мозгового экстракта, которое должно составлять, по мнению автора, соответственно не менее 10 и 6 дней. Характерно, что химический перенос вырабатываемого навыка наблюдался и в том случае, когда животных-реципиентов…

Образование новых белков

Основной вопрос, который возникает при изучении роли низкомолекулярных пептидов в формировании и хранении специфических типов поведения — образуются ли в этом случае совершенно новые белки или они имеются и до обучения, но в количествах, недостаточных для проявления специфической функции данного пептида? Некоторые придерживаются именно последней точки зрения [Дергачев В. В., 1977; Shashoua V. E., 1977]….