Цивилизация
Ученые из России и Германии изучили рецепторы серотонина, чтобы оценить, как взаимодействия между ними могут повлиять на процессы внутри клеток. Исследователи показали, что синтез циклического аденозинмонофосфата (цАМФ) – важной регуляторной молекулы – зависит от присутствия комплексов из рецепторов серотонина разного типа. Результаты демонстрируют, что такие структуры необходимы для регуляции активности клетки. В дальнейшем это может найти применение в фармакологии в изучении заболеваний, связанных с серотониновой системой. Исследование поддержано Российским научным фондом и опубликовано в Journal of Cell Science.
Рецепторы – белковые молекулы на поверхности клеток – серотонина типов 1А и 7 относятся к семейству рецепторов, связанных с G-белком. Этот белок выполняет роль посредника в самых разных внутриклеточных процессах. Один из таких процессов – это активация или подавление синтеза цАМФ, молекулы, участвующей в проведении сигналов различных гормонов. Эти рецепторы серотонина могут объединяться в комплексы с рецепторами как своего типа, так и другого. Значение этих структур остается не совсем понятным, но есть доказательства, что образование комплексов влияет на синтез цАМФ.
Чтобы это изучить, специалисты предложили одновременно анализировать белковые взаимодействия между рецепторами и интенсивность синтеза цАМФ. Ученые изменили молекулы рецепторов так, чтобы они могли излучать свет при определенных условиях. Формирование комплексов определялось как изменение свечения этих молекул в клетках, а синтез цАМФ – с помощью чувствительного к нему биосенсора. Работа проводилась на культуре нейронов. Их изменили таким образом, что клетки синтезировали рецепторы только одного типа или обоих одновременно. Эксперименты на нейронах были необходимы для выявления эффектов в естественной среде существования рецепторов серотонина. В каждом случае исследователи добавляли синтетические соединения, усиливающие или подавляющие активность того или иного рецептора. Это было нужно, чтобы определять, как активность рецепторов серотонина разного типа изменяется в условиях, где смешанные комплексы могли формироваться и где этого не происходило.
Применяемая методика позволяет эффективно выявлять вещества, активирующие или подавляющие работу рецепторов. В дальнейшем это пригодится при анализе свойств новых соединений. Ученые выявили, что специфическая активация рецепторов не влияет на формирование комплексов из них. Также оказалось, что при большей концентрации рецепторов типа 7 и при активации рецепторов типа 1А цАМФ-зависимое проведение сигнала сильно подавлялось. Ученые сделали вывод, что в этом случае формирование смешанных комплексов тормозит запуск внутриклеточных реакций, связанных с активацией рецепторов 1А. Для рецепторов типа 7 такой зависимости не выявили.
В другой серии экспериментов ученые хотели сравнить интенсивность синтеза цАМФ при активации рецепторов серотонина у нейронов разного возраста. Выделили клетки из мозга мыши и затем выращивались в лаборатории. Результаты показали, что изменение активности рецепторов типа 1А меньше влияет на синтез цАМФ на ранних стадиях развития, чем на поздних (2-й и 12-й дни in vitro соответственно).
Ученые предполагают, что регистрация динамики внутриклеточных процессов может дополнительно использоваться в исследованиях взаимодействий между молекулами рецепторов.
«Это облегчит поиск новых лекарств и исследование заболеваний, связанных с работой серотониновой системы мозга», – говорит руководитель проекта, сотрудник Института цитологии и генетики СО РАН, доктор биологических наук Владимир Науменко.
