24 июня 2011

Изменения синтеза белка S-100

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 белки. Повторное обучение вело к накоплению белков с относительной молекулярной массой 45 000—100 000 в синаптических мембранах гиппокампа.

Однако сам Н. Hyden отмечает, что сходные изменения, хотя и менее выраженные, обнаружены и у контрольных животных. В то же время Б. А. Клементьев и соавт. (1975) при изучении динамики синтеза высокомолекулярных белков у крыс на стадии закрепления навыка пассивного избегания обнаружили изменение синтеза этих белков, в том числе и S100, который авторы рассматривают как биохимический коррелят консолидации навыка.

Рассматривая возможную роль белка S-100 в процессах обучения и памяти, Н. Hyden указывает на его функциональную связь с сетью сократительных белков в аксональных терминалях (актин, нейростенин, спектрин, тропомиозин, тубулин), которые регулируют степень релаксации и напряжения мембран синапсов, их проницаемость, а также чувствительность рецепторов к соответствующим нейромедиаторам [Uhl G. P. et al., 1977; Peters Т., 1977].

При этом кооперативные процессы на мембранах регулируются, как известно, ионами Са++. На непосредственное участие белка S-100 в процессах обучения и памяти указывают и опыты с использованием антисыворотки к нему, введение которой нарушает память и обучение, а инъекция ее в мозг животных повышает мощность тета и бетаритмов в гиппокампе через 3—4 ч с последующим возникновением генерализованной судорожной активности.

Эти данные [Штарк М. Б. и др., 1977; Karpiak S. E. et al, 1976] подтверждают влияние стирающего воздействия судорожных разрядов и длительной деполяризации нейронов на хранение вырабатываемого навыка, вызванное антисывороткой к белку S-100. Напротив, в процессе обучения и сохранения выработанной условной реакции активного избегания у крыс увеличивается синтез как этого белка, так и других кислых белков, а также фракции гликопротеидов в пирамидных нейронах коры больших полушарий [Gilerovich E. G. et al., 1977].

В последнее время из мозга животных и человека выделен ряд других кислых фибриллярных глиальных белков (10 В, GFA1 и GFA2) и белков, получивших название антигенов клеточной поверхности (NS1NS5). Поскольку к каждому из этих белков получена моноспецифическая антисыворотка, удалось установить, что они локализуются в поверхностных мембранах глиальных клеток [Schachner L. M. et al., 1974, 1977]. В частности, показано,что антитела к мозолистому телу быка избирательно связывались с фракцией клеток мозжечка мышей, обогащенной глиальными элементами [Campbell G. L. et al., 1977].

 Эти клетки обладали значительной фосфогидролазной активностью в отношении циклических нуклеотидов и содержали большое количество белка S-100. Поскольку данная антисыворотка тормозила миелинизацию, возникло предположение, что эти антигены могут обладать сходством с цереброзидами.

Подобные антигены клеточной поверхности найдены также в мозге крыс, мышей, быка и человека, но не обнаружены в мозге кур и кроликов. Какие-либо сведения о их функциональной роли и участии в процессах обучения и памяти в настоящее время отсутствуют. Поскольку они выделяются на ранних этапах эмбриогенеза, можно предположить, что их функция связана прежде всего с клеточной дифференцировкой или формированием специфических сложных химических отношений между нейронами и глией.


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



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]….

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…

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…

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.,…