Ученые медицинской школы Массачусетского университета клеточный мембранный переносчик CarT, отвечающий за зрение у плодовых мух дрозофил путем переработки нейротрансмиттера гистамина в мозгу.
Детали исследования опубликованы в Cell Reports. У млекопитающих гистамин отвечает за бодрствование, регулирование когнитивных способностей и потребление пищи. Понимание того, как мозг поддерживает концентрацию вещества на уровне, необходимом для нормальных неврологических функций, может привести к новым способам лечения расстройств сна, двигательных, мыслительных и некоторых психических нарушений. В частности, дисбаланс гистамина связывают с шизофренией.
«Внутриклеточный гомеостаз гистамина оказывает большое влияние на физиологические процессы, связанные с бодрствованием и воспалением в коже и других периферических тканях», — отметил главный авто Гон-Сен Ли – доцент кафедры неврологии в Массачусетском университете. – «Однако, нам неизвестно, как клетки млекопитающих перерабатывают гистамин, чтобы поддерживать его на нормальном уровне».
Данный процесс также необходим для нормальной работы зрения дрозофил, что сделало их отличной моделью для исследования молекулярной биологии нейротрансмиттера. Когда свет попадает на глаз, фоторецепторы выпускают гистамин, посылающий импульсы в нервные синапсы мозга мухи. Поступательные сигналы необходимы для поддержания зрения. Некоторые оценки предполагают, что запас гистамина в фоторецепторах истощается за 10 секунд без дополнительной подпитки. Для достижения гомеостаза вещество постоянно забирается из клеток и перерабатывается. Процесс происходит, когда близлежащие глиоциты преобразуют гистамин в небиоактивный метаболит карцинин и возвращают его обратно в фоторецепторы. Здесь он переходит в исходное состояние и цикл повторяется.
Ученым было неясно, как гистамин и карцинин двигались по мембранам участвующих клеток. Используя методику на основе РНК-интерференции, чтобы рассмотреть отвечающие за зрение гены, доктор Ли и его коллеги выявили протеин, кодирующий CG9317. Вещество, также известное как CarT, встречается в фоторецепторах и является наиболее вероятным кандидатом в переносчики карцинина. Дополнительный биоинформатический анализ обнаружил сильный аналог человеческим транспортным белкам из семейства SLC22. Для проверки своих выводов исследователи использовали инструмент для модификации генов CRISPR/Cas9, удалив с его помощью CarT из фоторецепторов дрозофилы. У таких мух наблюдалось ненормальное накопление картицина, что позволило предположить ответственность белка за его транспортировку. Поведенческий эксперимент показал, что 90% модифицированных мух не реагировали на движущиеся объекты, а у 10% реакция происходила со значительной задержкой.
«Наша работа выявила первый мембранный переносчик, участвующий в переработке гистамина в зрительной системе мух», — прокомментировал Ли. – «Есть свидетельства, что схожие механизмы присутствуют в клетках млекопитающих. Если предположения подтвердятся, мы сможем лучше понять, как животные поддерживают нужный уровень нейротрансмиттера». Ученые также надеются, что выводы помогут разработать препараты, воздействующие на белки из группы SLC22.
Источник: rsute.ru