Учёные сообщают, что были идентифицированы три члена семейства белков, которые важны для тонкой настройки активности химических веществ мозга, которые позволяют нам ходить или стоять по желанию.
Полученные данные указывают на то, что белки KCTD5, KCTD17 и KCTD2 являются потенциальными новыми терапевтическими мишенями при таких состояниях, как болезнь Паркинсона и дистония, при которых утрачивается контроль над движением, говорит доктор Брайан Мунтин, фармаколог и токсиколог из Медицинского колледжа Джорджии в Университете Огасты, и его соавтор. соответствующий автор исследования, опубликованного в журнале PNAS .
Д-р Кирилл А. Мартемьянов, заведующий кафедрой неврологии Флоридского кампуса Исследовательского института Скриппса в Юпитере, Флорида, также является автором-корреспондентом.
Тонкая настройка, которую, по-видимому, обеспечивают эти члены семейства KCTD, называется нейромодуляцией, которая включает сотни, если не тысячи белков внутри нейронов, которые являются частью сложного пути, который точно настраивает быстрое совместное использование нейротрансмиттеров или химических мессенджеров между этими мозгами . клетки , чтобы мы могли выполнять желаемую функцию нашего мозга и тела, например, ходить по комнате.
Это первое открытие о роли, которую эти белки KCTD играют в нейронах, называемых полосатыми нейронами, которые необходимы для движения и множества других фундаментальных функций.
Одним из ключевых путей, используемых нейромодуляторами, является циклический АМФ, или цАМФ, который называют «вторичным мессенджером», потому что это реакция внутри клетки, возникающая в ответ на что-то, что происходит вне клетки.
В случае движения ключевым внешним фактором является нейротрансмиттер дофамин , который, как известно, важен для контролируемого движения и его недостаточность при болезни Паркинсона. Как нейротрансмиттер, дофамин работает, взаимодействуя с рецептором на поверхности нейронов, что вызывает большую активность внутри клетки, включая запуск белков, которые, как теперь известно, включают эти три члена семейства KCTD. В этом сложном сценарии дофамин также действует как нейромодулятор, помогая регулировать уровень цАМФ внутри нейронов.
«Люди все еще могут двигаться, но иногда они не могут остановиться, потому что нейротрансмиссия продолжается, но клетки не модулируются правильно, чтобы интерпретировать нейротрансмиссию», — говорит Мунтян.
Ученые обнаружили, что эти три белка KCTD одновременно выполняют как минимум две функции, модулируя быструю работу нейротрансмиттеров.
Они помогают регулировать то, как дофамин вырабатывает цАМФ, взаимодействуя как с белками, которые непосредственно его производят, так и с белками, которые доставляют цинк, который, как известно, также регулирует цАМФ, в нейроны.
«Модуляция уровня цАМФ — это то, что может диктовать долговременную способность этих нейротрансмиттеров работать идеально», — говорит Мунтин.
KCTD представляет собой семейство из примерно двух десятков белков, которые, как начали понимать ученые, участвуют в этом сложном пути регуляции регуляторов путем связывания с некоторыми белками в пути, регулирующем цАМФ.
Ученые обнаружили, что три KCTD действительно связываются с белками, которые производят цАМФ. Но они также обнаружили, что они взаимодействуют с белками, которые доставляют цинк в нейроны, на что они раньше не обращали внимания. Цинк в незаменимом минерале, важном для многих процессов, таких как создание белков и деление клеток, а также для регулирования уровня цАМФ. Около 10% белков внутри клеток связываются с цинком, что может помочь белкам работать лучше или хуже, поэтому он может модулировать активность многих этих белков в клетке, отмечает Мунтин.
В этом сценарии ученые обнаружили, что цинк играет важную роль в «очень многоуровневом» процессе модуляции цАМФ и что KCTD5 регулирует уровни цинка, контролируя уровни транспортера Zip 14, который доставляет цинк внутрь клеток.
Они начали с рассмотрения в общей сложности шести членов семейства KCTD, которые, как известно, играют роль в передаче сигналов рецептора, связанного с G - белком , самого большого семейства рецепторов на клеточной поверхности, включая дофаминовые рецепторы на нейронах.