Особенности клеточных мембран нейронов могут определять риск развития нейродегенеративных заболеваний

В новом исследовании группа ученых из Института больницы дель Мар (Hospital del Mar Medical Research Institute) и Университета Помпеу Фабра (Pompeu Fabra University), Барселона, Испания, а также из Университета Тампере (University of Tampere), Финляндия, впервые получила доказательства того, что полиненасыщенные жирные кислоты могут изменять скорость связывания двух типов нейромедиаторов с их рецепторами, которые являются ключевыми в патогенезе развития некоторых заболеваний нервной системы. Результаты работы опубликованы в журнале «Scientific Reports».

В ходе данного исследования ученые, используя последнее поколение молекулярных симуляторов, подобных компьютерным микроскопам, определили, что снижение уровня полиненасыщенных жирных кислот в мембранах нейронов, которое часто отмечают у пациентов с болезнями Паркинсона и Альцгеймера, напрямую влияет на скорость связывания допамина и аденозина с рецепторами. Эти рецепторы относятся к группе чувствительных нервных окончаний, связывающихся с G-белком (рецепторы, сопряженные с G-белком), находящихся в клеточной мембране и обеспечивающих передачу сигналов внутрь клеток. Данный метод позволил исследователям практически на атомарном уровне наблюдать за биологическими процессами, которые не могут быть описаны с помощью экспериментальных техник. Еще сравнительно недавно не было возможности для проведения молекулярного моделирования такого масштаба, однако за последние несколько лет данный подход, благодаря новым разработкам в аппаратном и программном обеспечении, получил огромное эволюционное развитие. Таким образом, используя преимущества современных технологий в области вычислений с применением биологического компьютера, ученые смогли симулировать динамику связывания двух рецепторов, находящихся на липидной мембране, что является одним из ключевых этапов патогенеза многих нейродегенеративных заболеваний.

В ходе предыдущих работ ученые отметили, что уровни липидов в головном мозгу пациентов с такими патологиями, как болезни Альцгеймера или Паркинсона, очень отличаются от тех же показателей здоровых людей. В исследовании получены данные о том, что непосредственно снижается уровень полиненасыщенных жирных кислот, входящих в состав мембран нейронов. Вероятно, эти изменения влияют на способ взаимодействия белков между собой, в частности на связывание с рецепторами, сопряженными с G-белком.

Автор данной работы доктор Яна Селент (Jana Selent) резюмировала, что полученные результаты позволяют утверждать, что белковый комплекс, образованный из допамина/аденозина и рецептора, содержащего G-белок, может рассматриваться как потенциальная терапевтическая мишень при лечении нейродегенеративных заболеваний, таких как болезни Паркинсона или Альцгеймера. Она отметила, что скорость образования подобных комплексов, а значит и их функциональность, модулируется полиненасыщенными жирными кислотами, такими как докозагексаеновая кислота. Ученые выразили надежду, что сделанные ими выводы станут основой новых методов лечения, базирующихся на регуляции связывания нейромедиаторов с рецепторами либо путем влияния на липидный мембранный слой, либо разработки новых полиненасыщенных жирных кислот, которые смогут изменять скорость образования изучаемых комплексов. К тому же они полагают, что опубликованные данные будут стимулом к изучению других патологических состояний, при которых специфические мембранные белки способны моделировать течение биохимических процессов, что находит свое отражение на клиническом уровне.

• Guixà-González R., Javanainen M., Gómez-Soler M. et al. (2016) Membrane omega-3 fatty acids modulate the oligomerisation kinetics of adenosine A2A and dopamine D2 receptors. Sci. Rep., Jan. 22 [Epub ahead of print].
• IMIM (Hospital del Mar Medical Research Institute) (2016) Regulating neuronal membrane lipids could be the key to Alzheimer’s, Parkinson’s: Work has been carried out using latest-generation molecular simulations. ScienceDaily, March 1 (http://www.sciencedaily.com/releases/2016/03/160301130915.htm).

Юлия Котикович