Чем отличаются «волшебные пузырьки» в отростках нервных клеток

Автор: Кирилл Стасевич

Исследователи нашли разницу между нейромедиаторными везикулами нервных клеток: эти цистерны с сигнальными молекулами различны не только в своём поведении, но и в строении мембраны, выполняемой работе и способах образовани.

Везикулы быстрого реагирования и спящие везикулы на конце нейронного отростка (рисунок авторов работы).

Передача нервного импульса между нейронами осуществляется с помощью нейромедиаторов. Когда на передающий нейрон приходит сигнал, он выделяет в синаптическую щель специальные вещества, которые сигнализируют принимающему нейрону, что пора возбуждаться. Вещества эти называются нейромедиаторами, их существует целый класс, и до сих пор иногда среди них обнаруживаются новички. Разные нейроны используют разные соединения для передачи информации о сигнале, но в общем эта схема верна для всех нервных клеток.

Поскольку нейромедиаторы могут понадобиться в любой момент, нейрон держит их наготове в специальных мембранных пузырьках-везикулах, собранных вблизи синапса. Роль этих пузырьков, их строение и динамика изучаются не один десяток лет. В то же время с везикулами связана одна крупная загадка, до сих пор не находившая решения.

В какой-то момент учёные заметили, что разные группы пузырьков с нейромедиаторами различаются по поведению. Часть из них находится в непосредственной близости от мембраны нейрона и освобождает нейромедиатор в ответ на пришедший импульс. Обновляется эта группа везикул тут же, путём эндоцитоза. Вместе с тем бόльшая часть пузырьков — около 80% — существует как бы в спящем виде; она находится чуть в глубине относительно синапса и на приходящие импульсы никак не реагирует. Внешне эти пузырьки ничем не отличаются от оперативных, возобновляющихся везикул, и многие исследователи предположили, что одни пузырьки разнятся с другими только своим положением в клетке: находящиеся вблизи синапса реагируют на нервные импульсы, а те, что располагаются чуть дальше, просто спят.

Как показала группа исследователей из Университета Калифорнии в Сан-Франциско, различия между этими везикулами всё-таки есть. По её данным, опубликованным в журнале Neuron, спящие везикулы удерживает на месте белок VAMP7 (vesicle-associated membrane protein). Этот мембранный белок есть и на мобильных везикулах, но на спящих его во много раз больше. Если у молекулы VAMP7 отрезать определённый фрагмент, то везикулы начнут высвобождать заключённый в них нейромедиатор наружу. Кроме этого, обновление тех и других везикул происходит разными способами.

По словам исследователей, спящие мембранные пузырьки — это не «запасные игроки», а команда, предназначенная для несколько иных процессов. Возможно, они используются не для простой передачи импульса, а для укрепления синапса, повышения прочности и надёжности синаптического контакта. Спящие 80% «волшебных пузырьков» могут определять тип и силу нервного контакта, и, таким образом, именно они в первую очередь становятся по удар при развитии самых разных неврологических расстройств, начинающихся с вмешательства в синаптические контакты.

Подготовлено по материалам Университета Калифорнии в Сан-Франциско.