18:00 
Клетки имеют поверхностные рецепторы, которые соединяются с белками и другими молекулами, инициируя или подавляя определенное поведение. Как правило, количество этих рецепторов увеличивается по мере взросления клетки, но сейчас исследователи установили, что один из рецепторов влияет на поведение клеток гораздо раньше, чем считалось ранее, и, по-видимому, помогает запустить процесс дифференцировки клеток с образованием нейронов.
Команда из Университета Хиросимы опубликовала свою работу, которая, по их словам, может помочь лучше понять развитие нейронов и пластичность мозга, а также то, как эти процессы становятся дисрегулируемыми, 20 марта в iScience. Они, в частности, обнаружили, что рецептор 3, связанный с G-белком (GPR3), представляет собой уникальную молекулу в этом семействе рецепторов, поскольку он ведет себя как ген немедленного раннего развития, который быстро реагирует и индуцирует последующую передачу сигналов. Другие рецепторы, связанные с G-белком, ведут себя как гены замедленного ответа, которые не экспрессируются на более поздних стадиях процесса созревания клеток.
Понимание ранних транскрипционных реакций — того, как гены экспрессируются в ответ на восходящие сигналы — имеет решающее значение, поскольку эти программы определяют развитие нейронов, образование синапсов и пластичность, а их нарушение регуляции связано с неврологическими расстройствами, такими как аутизм и когнитивная дисфункция».
Сигэру Танака, автор-корреспондент, доцент кафедры молекулярных исследований и фармакологическая нейробиология, Высшая школа биомедицинских и медицинских наук, Университет Хиросимы.
Подобно бейсболисту, поднимающему руку в перчатке, чтобы поймать бейсбольный мяч, рецепторы клеточной поверхности вытягиваются, ожидая приема определенных молекул. Когда бейсбольный мяч попадает в перчатку, он может вызвать серию реакций, в зависимости от того, где мяч появился. Он может немедленно завершить игру, или кетчер может использовать его, чтобы выбить соперника или бросить его товарищу по команде, который может это сделать. быть ближе к игроку, который первым ударил по мячу, точно так же, как игра может закончиться или продолжиться в зависимости от того, как и куда движется мяч, так и дифференциация и поведение клеток все еще остаются неясными, по словам Танаки. Ситуация еще больше усложняется тем, что GPR3 - перчатка - может выполнять свою функцию даже без бейсбольного мяча или молекулы, вызывающей определенное действие.
Чтобы лучше понять, как GPR3 работает в этом процессе, Танака и исследовательская группа проанализировали. Клетки PC12 грызунов — широко используемая и хорошо зарекомендовавшая себя научная модель для изучения того, как клетки дифференцируются в нейроны. Этот процесс дифференцировки нейронов включает стимуляцию клеток фактором роста нервов — сигналом, который сообщает клеткам стать нейронами. В течение 48 часов в клетках развиваются нейриты, которые представляют собой незрелые ветви, которые при правильной поддержке могут в конечном итоге образовывать нейронные сети и обнаружили, что GPR3 активируется в течение 30 минут после стимуляции.
"Это было поразительно - GPR3 является одним из очень немногих рецепторов, связанных с G-белком, которые демонстрируют быструю индукцию, подобную гену, в течение 30 минут", - сказал Танака. "Это сравнимо с классическими генами немедленной ранней стадии, но беспрецедентно для этого семейства рецепторов".
Танака объяснил, что GPR3 можно рассматривать как «усилитель сигнала», то есть он преобразует раннюю передачу сигналов стимулов от других молекул в устойчивую программу, необходимую для нейронов. Поскольку GPR3 может действовать сам по себе, его раннее появление может быть особенно важным для ускорения этого процесса. В частности, по его словам, генетический анализ показал, что ранняя индукция GPR3 усиливает передачу сигналов цАМФ-CREB, что, в свою очередь, приводит к экспрессии NR4A, немедленного раннего гена, критического для выживания нейронов и развития синапсов, которые являются пространствами, через которые нейроны общаются.
" Работа устанавливает ранее нераспознанный сигнальный каскад, связывающий ранние транскрипционные ответы с развитием синапсов», — сказал Танака.
Далее исследователи заявили, что планируют изучить, как GPR3 способствует синаптической функции, формированию нейронных цепей и неврологическим расстройствам.
«Наша конечная цель — выяснить, как зависимые от активности программы транскрипции регулируют развитие мозга, и определить новые терапевтические мишени для лечения заболеваний нервной системы и нервно-психических заболеваний», — Танака
Другими участниками исследования являются Фумиаки Икава, Хироко Сираки, Кана Харада, Идзуми Хидэ и Норио Сакаи, все из которых связаны с кафедрой молекулярной и фармакологической нейробиологии Высшей школы биомедицинских и медицинских наук Университета Хиросимы.
Японское общество содействия науке поддержало это исследование.
