 |
юБРНюБРНЛЮРХГЮЖХЪюПУХРЕЙРСПЮюЯРПНМНЛХЪюСДХРаХНКНЦХЪаСУЦЮКРЕПХЪбНЕММНЕ ДЕКНцЕМЕРХЙЮцЕНЦПЮТХЪцЕНКНЦХЪцНЯСДЮПЯРБНдНЛдПСЦНЕфСПМЮКХЯРХЙЮ Х ялххГНАПЕРЮРЕКЭЯРБНхМНЯРПЮММШЕ ЪГШЙХхМТНПЛЮРХЙЮхЯЙСЯЯРБНхЯРНПХЪйНЛОЭЧРЕПШйСКХМЮПХЪйСКЭРСПЮкЕЙЯХЙНКНЦХЪкХРЕПЮРСПЮкНЦХЙЮлЮПЙЕРХМЦлЮРЕЛЮРХЙЮлЮЬХМНЯРПНЕМХЕлЕДХЖХМЮлЕМЕДФЛЕМРлЕРЮККШ Х яБЮПЙЮлЕУЮМХЙЮлСГШЙЮмЮЯЕКЕМХЕнАПЮГНБЮМХЕнУПЮМЮ АЕГНОЮЯМНЯРХ ФХГМХнУПЮМЮ рПСДЮоЕДЮЦНЦХЙЮоНКХРХЙЮоПЮБНоПХАНПНЯРПНЕМХЕоПНЦПЮЛЛХПНБЮМХЕоПНХГБНДЯРБНоПНЛШЬКЕММНЯРЭоЯХУНКНЦХЪпЮДХНпЕЦХКХЪяБЪГЭяНЖХНКНЦХЪяОНПРяРЮМДЮПРХГЮЖХЪяРПНХРЕКЭЯРБНрЕУМНКНЦХХрНПЦНБКЪрСПХГЛтХГХЙЮтХГХНКНЦХЪтХКНЯНТХЪтХМЮМЯШуХЛХЪуНГЪИЯРБНжЕММННАПЮГНБЮМХЕвЕПВЕМХЕщЙНКНЦХЪщЙНМНЛЕРПХЙЮщЙНМНЛХЙЮщКЕЙРПНМХЙЮчПХЯОСМДЕМЙЖХЪ
глава 13. Клеточная и молекулярная биохимия синаптической передачи
В химических синапсах нейроны высвобождают нейропептиды и низкомолекулярные медиаторы, такие как ацетилхолин. Низкомолекулярные медиаторы синтезируются в аксонных окончаниях (терминалях). Существует целый ряд механизмов, которые обеспечивают хранение медиаторов в синаптических пузырьках (везикулах), быстрое изменение активности ферментов, осуществляющих синтез медиаторов, и долговременные изменения количества молекул этих ферментов в терминалях. Эти механизмы регулируются в соответствии с потребностями клеток высвобождать необходимое количество медиатора. Нейропептиды синтезируются и включаются в пузырьки в теле клетки, затем транспортируются в аксон к месту хранения и высвобождения.
Синаптические пузырьки и другие органеллы переносятся по направлению к терминали (антероградный транспорт) и обратно к телу клетки (ретроградный транспорт) быстрым аксонным транспортом. Медленным аксонным транспортом переносятся цитоплазматические белки и компоненты цитоскелета аксонов от тела клетки к терминали.
Высвобождение медиатора из синаптических пузырьков происходит по механизму экзоцитоза. Экзоцитоз — высококонсервативный процесс, включающий перемещение пузырьков по направлению к мембране и слияние везикулярной и клеточной мембран, как у дрожжей, так и у мух и у человека. В нервных терминалях белки синаптического пузырька связываются с белками пресинаптической мембраны, образуя комплекс, который удерживает пузырек, готовый к выбросу медиатора. Ионы кальция, входящие в терминаль, связываются с белками этого комплекса и способствуют слиянию везикулярной и пресинаптической мембран и экзоцитозу.
Рецепторы нейромедиатора сконцентрированы на мембране постсинаптической клетки непосредственно под нервной терминалью. Белки цитоскелета и мембранные белки удерживают рецептор и создают субмембранную упорядоченную структуру, с которой связано функционирование внутриклеточных сигнальных белков.
Финальный шаг химической синаптической передачи — удаление медиатора из синаптической щели. Низкомолекулярные медиаторы либо распадаются после высвобождения, либо захватываются глиальными клетками или аксонными терминалями, где они переупаковываются в пузырьки и снова выбрасываются в синаптическую щель. Нейропептиды удаляются путем диффузии. Химические вещества, которые оказывают влияние на распад медиатора или его захват, могут оказывать воздействие на процесс передачи сигнала. Это доказывает, что процессы удаления нейромедиатора из синаптической щели играют важную роль в синаптической передаче.
Процесс выяснения биохимических основ синаптической передачи вначале был очень медленным. Через шестьдесят лет после того, как идея химической синаптической передачи была впервые предложена Эллиотом в 1904 году1), только три вешества — ацетилхолин, норадреналин и g-аминомасляная кислота — были безоговорочно идентифицированы как нейромедиаторы. Рецепторы этих медиаторов были просто классифицированы на основании их фармакологических свойств: никотиновые или мускариновые для ацетилхолина, a- или b-адренергические для норадреналина. В последние несколько десятилетий произошел взрыв количества биохимических исследований нервной системы, что стало следствием концептуальных и технологических достижений биохимии и генетики. В результате этого более 50 веществ были предложены в качестве нейротрансмиттеров. Были установлены структура белка и молекулярные механизмы деятельности рецепторов нейромедиа-
262 Раздел II. Передача информации в нервной системе
Transmitters diffuse across the synaptic cleft activate receptors on the postsynaptic cell, and then are removed by diffusion, uptake, or degradation.
| Рис. 13.1. Химическая синаптическая передача. В химических синапсах нейромедиаторы синтезируются, хранятся в синаптических везикулах и высвобождаются путем экзоцитоза. Медиаторы диффундируют через синаптическую щель, активируют рецепторы на постсинаптической клетке и затем удаляются путем диффузии, захвата или распада. Fig. 13.1. Chemical Synaptic Transmission. At chemical synapses, neurotransmitters are synthesized, stored in synaptic vesicles, and released By exocytosis. |
торов (главы 2 и 3) и охарактеризованы пути, по которым медиаторы осуществляют или модулируют синаптическую передачу (главы 9 и 10).
В этой главе мы сфокусируем внимание на белках и органеллах, которые осуществляют синтез медиаторов, их хранение, высвобождение и удаление из синаптической шели (рис. 13.1). Хотя многие из этих процессов были описаны в нервной ткани, некоторые из них были впервые охарактеризованы в совершенно других условиях. Ярким примером являются белки, участвующие в высвобождении медиатора, функция которых была установлена на основании их роли в процессах транспорта в аппарате Гольджи и секреции в клетках дрожжей.
§ 1. Нейромедиаторы
оНХЯЙ ОН ЯЮИРС: