Под руководством профессора КИМ Ынджуна исследовательская группа из Центра синаптических дисфункций мозга Института фундаментальных наук (IBS) в Тэджоне, Южная Корея, в ходе исследования на животных показала ранее неизвестную роль молекулы пресинаптической адгезии, чтобы сообщить о новых изменениях. регулирование постсинаптических ответов рецепторов NMDA-типа в возбуждающих синапсах. "Чтобы сформировать синапс и опосредовать синаптическую передачу, постсинаптические рецепторы должны группироваться в местах нового синаптического образования и созревания. Мало что известно о том, что «созревает» новые синапсы и влияет ли созревание синапсов на когнитивные функции мозга, такие как распознавание новизны.«Наши данные свидетельствуют о том, что пресинаптическая ПТПσ способствует постсинаптическим ответам рецепторов NMDA, что позволяет распознавать новые изменения », – объясняет Ким.
Мозг состоит из большого количества нейронов, и эти нейроны связаны субмикронными структурами, известными как «синапсы»."Каждый индивидуальный синапс состоит из двух частей: пресинаптической структуры, которая высвобождает нейромедиатор, и постсинаптической структуры, которая отвечает на высвобожденный нейротрансмиттер через рецепторы нейромедиатора. Молекулы клеточной адгезии соединяют пре- и постсинаптическую специализацию.
Поскольку существует много разных типов молекул синаптической адгезии, важно, чтобы правильные пары пре- и постсинаптических молекул адгезии образовывали комплекс (мост) и соединяли правильных партнеров нейронов. После начальных соединений молекулы пре- и постсинаптической адгезии организуют созревание пре- и постсинаптических структур, чтобы опосредовать синаптическую передачу.
Одним из ключевых процессов созревания синапсов является рекрутирование постсинаптических рецепторов нейротрансмиттеров. Однако остается в значительной степени неясным, и каким образом молекулы пресинаптической адгезии транссинаптически регулируют локализацию и стабилизацию постсинаптических рецепторов нейротрансмиттеров.
Предполагая, что существует ключевая молекула пресинаптической адгезии, которая транссинаптически регулирует ответы постсинаптических рецепторов, исследовательская группа выбила PTPσ, молекула пресинаптической адгезии в возбуждающих синапсах у мышей, чтобы увидеть, влияет ли и как эта делеция на формирование и функцию синапсов, а также на поведение мышей.
Исследователи проверили социальную способность и способность распознавания социальной новизны в трехкамерном аппарате.
Мыши APTP-sigma KO или мыши WT подвергались воздействию социальной мишени (S1; чужая мышь) и несоциальной мишени (O; объект) в течение 10 минут, при этом мыши WT и PTP-sigma KO показали нормальное предпочтение. для S1 над O, что свидетельствует о нормальном социальном взаимодействии. В следующем сеансе теста на распознавание социальной новизны, где O был заменен на S2 (новый социальный незнакомец), тогда как мышь WT показала нормальное предпочтение S2 над S1, мыши PTP-сигма KO показали нарушение распознавания социальной новизны, что позволяет предположить, что PTPsigma способствует нормальному распознаванию социальной новизны. Тепловые карты отображают движения мыши во время социального подхода, и указано поведение распознавания социальной новизны: места с красными цветами указывают места более длительного пребывания мыши. Графики показывают количественный анализ социального подхода (слева) и признания социальной новизны (справа).
(Справа) Во второй серии экспериментов, PTP-сигма KO, или WT, мышей подвергали воздействию чужой мыши (социальная цель, S1) в течение четырех дней подряд, в течение которых испытуемая мышь проводила все меньше и меньше времени, исследуя социальную среду. незнакомец из-за растущего привыкания к незнакомцу и свидетельствует о нормальном социальном признании и памяти. На 5-й день, когда S1 заменяется новой незнакомой мышью (S2), субъект WT демонстрировал сильно повышенное социальное исследование, о чем свидетельствует время, проведенное в исследовании цели или камере, что свидетельствует о нормальном распознавании и исследовании социальной новизны, тогда как PTP- мышь sigma KO показала неизменное исследование S2 (по сравнению с S1 на 4-й день) (показано красным кружком), что свидетельствует о нарушении распознавания и исследования социальной новизны. В контрольных экспериментах время, потраченное на исследование пустого контейнера, не зависело от условий эксперимента.
В итоге они обнаружили, что PTPσ делеция не влияла на формирование возбуждающих синапсов, но сильно подавляла ответы рецепторов NMDA в гиппокампе, области мозга, которая, как известно, регулирует обучение и память.
Кроме того, мыши, лишенные PTPσ показали сильно подавленное распознавание новизны в различных поведенческих тестах. Например, PTPσ-мутантные мыши не смогли распознать новые объекты, новых незнакомых мышей и новые правила. Эти результаты предполагают, что пресинаптическая ПТПσ транс-синаптически регулирует постсинаптические ответы рецепторов NMDA и распознавание новизны у мышей.
"Полученные данные свидетельствуют о том, что дефосфорилирование некоторых других молекул пресинаптической адгезии и определенные транс-синаптические механизмы могут лежать в основе пресинаптической PTPσ-зависимая регуляция постсинаптических рецепторов NMDA.
Тем не менее, лежащие в основе молекулярные механизмы все еще необходимо идентифицировать », – отмечает первый автор, КИМ Кюнгдок.
Эти результаты были подтверждены по существу аналогичными результатами, сообщенными группой Dr.
Томас Судхоф из Стэнфордского университета в том же журнале eLife почти одновременно.