Журнали і, безумовно, одні з найповажніших журналів у світі науки. Вони виходять раз на тиждень і публікують 10-15 статей, теми яких варіюються від астрофізики до антропології. Об'єднує ці статті одне - їх велике значення не тільки для вузької галузі досліджень, а й для розвитку науки в цілому. У кожному випуску друкує не більше двох статей на тему нейробіології. У спільному проекті порталів «Нейроновості» і N + 1 команда нейроновостей розповідатиме про важливість цих досліджень, помістивши їх у загальний контекст нейронаук.
В останньому 537-му номері (випуск 7621) група під керівництвом Шрірама Сабраманьяма з Центру дослідження раку (Меріленд, Бетесда) опублікувала розшифровану ними за допомогою кріоелектронної мікроскопії структуру глутаматного рецептора в неактивному стані. Звучить досить нудно, але насправді ця структура має фундаментальне значення. І саме тому робота потрапила у «великий». Давайте розберемо, чому.
Найімовірніше, читачі нашого порталу в курсі, що нейрони передають інформацію один одному через синапси. Синапси - це місця контактів нейронів, які формуються з кінців аксонів (у нейрона, що передає інформацію) і дендритів (у нейронів, які отримують інформацію). Синапси працюють так: з одного, передавального, боку синапсу нейрон конвертує електричну активність, закодовану в потенціалі дії, в хімічний сигнал - викид молекул-нейромедіаторів. Мембрана нейрона, який отримує інформацію, містить безліч рецепторів, які аналізують зміну концентрації цих нейромедіаторів.
Багато рецепторів мають у своєму складі іонні канали, які пронизують мембрани і утворюють в центрі отвір, через який в клітку можуть надходити або виводиться іони. Якщо рецептор активується нейромедіатором, то цей канал відкривається, створюється потік іонів через мембрану, і відповідно змінюється напруга мембрани. А зміна напруги мембрани - це основа основ для передачі інформації між нейронами. Передбачувано, що вивчення іонних каналів - фундамент молекулярної нейробіології. Якщо шукати статті, які містять відсилання до рецепторів у нервовій системі, то пошук у Пабмеді (базі даних біомедичних публікацій) видасть значну колекцію з 50 тисяч статей.
Як вже згадувалося вище, рецептори - це величезні комплекси з декількох білків, які пронизують мембрану і утворюють канал в ній. Частина комплексу, яка розташовується зовні мембрани, необхідна для того, щоб розпізнавати присутність нейромедіаторів у синапсі. Коли нейромедіатора немає, то мембранний канал закритий. Якщо нейромедіатор зв'язується з рецептором, то це служить сигналом до відкриття мембранного каналу для потоку іонів. Що відбувається, коли концентрація нейромедіатора настільки висока, що рецептор постійно пов'язаний і іонний канал (в теорії) повинен бути постійно відкритий, утворюючи, по суті, дірку в мембрані?
У такому разі, щоб не допустити перевантаження в системі, включаються запобіжники (подібно до того, як при високій напрузі в мережі вилітають пробки). Рецептор перестає бути чутливим до нейромедіатора (і, отже, іонний канал буде закритий), незважаючи на те, що нейромедіатор залишається пов'язаним з рецептором.
Динаміка переходу в нечутливе до нейромедіатора стану - одна з ключових характеристик для кодування інформації, відповідно і для процесів пам'яті та навчання у хребетних.
Саме тому робота групи Шрірама Сабраманьяма, яка показує структурні зміни при переході з одного стану в інший (і вперше показала будову глутаматного рецептора в «нечутливому» стані) має велике значення для нейронаук і для медицини - адже глутаматні рецептори часто стають мішенями для нових лікарських препаратів.