 |
юБРНюБРНЛЮРХГЮЖХЪюПУХРЕЙРСПЮюЯРПНМНЛХЪюСДХРаХНКНЦХЪаСУЦЮКРЕПХЪбНЕММНЕ ДЕКНцЕМЕРХЙЮцЕНЦПЮТХЪцЕНКНЦХЪцНЯСДЮПЯРБНдНЛдПСЦНЕфСПМЮКХЯРХЙЮ Х ялххГНАПЕРЮРЕКЭЯРБНхМНЯРПЮММШЕ ЪГШЙХхМТНПЛЮРХЙЮхЯЙСЯЯРБНхЯРНПХЪйНЛОЭЧРЕПШйСКХМЮПХЪйСКЭРСПЮкЕЙЯХЙНКНЦХЪкХРЕПЮРСПЮкНЦХЙЮлЮПЙЕРХМЦлЮРЕЛЮРХЙЮлЮЬХМНЯРПНЕМХЕлЕДХЖХМЮлЕМЕДФЛЕМРлЕРЮККШ Х яБЮПЙЮлЕУЮМХЙЮлСГШЙЮмЮЯЕКЕМХЕнАПЮГНБЮМХЕнУПЮМЮ АЕГНОЮЯМНЯРХ ФХГМХнУПЮМЮ рПСДЮоЕДЮЦНЦХЙЮоНКХРХЙЮоПЮБНоПХАНПНЯРПНЕМХЕоПНЦПЮЛЛХПНБЮМХЕоПНХГБНДЯРБНоПНЛШЬКЕММНЯРЭоЯХУНКНЦХЪпЮДХНпЕЦХКХЪяБЪГЭяНЖХНКНЦХЪяОНПРяРЮМДЮПРХГЮЖХЪяРПНХРЕКЭЯРБНрЕУМНКНЦХХрНПЦНБКЪрСПХГЛтХГХЙЮтХГХНКНЦХЪтХКНЯНТХЪтХМЮМЯШуХЛХЪуНГЪИЯРБНжЕММННАПЮГНБЮМХЕвЕПВЕМХЕщЙНКНЦХЪщЙНМНЛЕРПХЙЮщЙНМНЛХЙЮщКЕЙРПНМХЙЮчПХЯОСМДЕМЙЖХЪ
восстановление компонентов мембран синаптических пузырьков путем зндоцитоза
Как описано в главе 11, после экзоцитоза компоненты мембраны синаптических пузырьков возвращаются обратно в клетку и используются повторно, совершая метаболический круговорот. Наиболее исследованным путем круговорота является путь классического эндоцитоза, при котором мембрана пузырька полностью сливается с пресинаптической мембраной в процессе экзоцитоза, и компоненты везикулярной мембраны возвращаются обратно путем эндоцитоза в виде фрагментов, покрытых клатрином (рис. 13.19)100). Помимо клатрина этот процесс требует участия
Глава 13. Клеточная υ молекулярная биохимия синаптической передачи 283
| Рис. 13.19. Два пути круговорота везикулярных мембран после экзоцитоза. Наиболее охарактеризован путь, при котором пузырьки сливаются с плазматической мембраной после экзоцитоза, компоненты мембран возвращаются с помощью опосредованного клатрином эндоцитоза и образуют новые пузырьки. В некоторых синапсах происходит экзоцитоз по принципу «поцеловал и убежал», при котором пузырьки быстро отсоединяются после экзоцитоза без слияния с плазматической мембраной. | 
Fig. 13.19. Two Pathways for Vesicle Membrane Recycling after exocytosis.In the best-characterized pathway, vesicles flatten into the plasma membrane after exocytosis, and components are recycled via clathrin-mediated endocytosis and formation of new vesicles. At some synapses there is evidence for "kiss and run" exocytosis, in which vesicles rapidly pinch off after exocytosis without merging with the plasma membrane.
|
адапторных белков, которые отбирают подходящие для повторного использования элементы, и динамика (dynamin), кальций-зависимой ГТФазы, которая отщепляет покрытые клатрином пузырьки от плазматической мембраны101). Для описания механизмов повторного использования компонентов, захваченных в процессе эндоцитоза, были предложены две схемы. Первая предполагает прямое образование новых синаптических пузырьков после утраты клатриновой оболочки эндосомных везикул. Вторая — необходимость прохождения специального эндосомального отдела, в котором и образуются новые синаптические пузырьки. Считается, что круговорот синаптических пузырьков путем эндоцитоза в основном занимает от 30 с до 1 мин102· 103); однако эксперименты, выполненные на нервно-мышечном контакте змеи, свидетельствуют о том, что этот процесс может протекать намного быстрее104).
Альтернативная гипотеза состоит в том, что пузырьки отсоединяются сразу же после высвобождения их содержимого без слияния с плазматической мембраной (см. рис. 13.19) 105). Такая схема экзоцитоза по принципу «поцеловал и убежал» ("kiss and run") была предложена для очень быстрого круговорота пузырьков, который имеет место в некоторых синапсах, например, в центральных синапсах, где происходит выброс медиатора из небольшого числа пузырьков пресинаптических окончаний, но с большой частотой.
§ 6. Локализация рецепторов медиаторов
В синапсах центральной нервной системы ионотропные рецепторы сконцентрированы в постсинаптической мембране непосредственно под нервным окончанием (глава 9); метаботропные рецепторы имеют меньшую плотность и не так точно локализованы. Например, в глутаматергических синапсах коры мозжечка106) и гиппокампа107) млекопитающих ионотропные рецепторы АМРА-типа занимают постсинаптическую мембрану прямо напротив мест высвобождения медиатора, тогда как метаботропные рецепторы локализованы в окружающей удаленной части постсинаптической мембраны.
Как рецепторы медиаторов столь точно удерживаются в данном конкретном месте? В нервно-мышечном контакте скелетной мускулатуры позвоночных АХР являются неподвижными, так как они представляют собой часть постсинаптического аппарата, образованного белками цитоскелета, а также мембранными и мембрано-связанными белками (рис. 13.20)108· 109). Как полагают, в постсинаптическом аппарате 43 кДа белок рапсин (rapsyn), ассоциированный с АХР,
284 Раздел II. Передача информации в нервной системе
|
| Рис. 13.20. Постсинаптические компоненты насыщенного AChR участка скелетного нервно-мышечного контакта позвоночных. Дистрофиновый гликопротеиновый комплекс (утрофин, a- и b-дистрогликан и саркогликаны) скрепляют цитоскелет, мембрану и экстраклеточный матрикс. Агрин соединяется с ламинином и a-дистрогликаном и передает сигнал с помощью рецептора тирозинкиназы MuSK, запуская формирование постсинаптического аппарата в процессе онтогенеза (глава 23). Рапсин играет ключевую роль в связывании MuSK и AChR с цитоскелетом. RATL и MASC являются еще неустановленными компонентами, которые обеспечивают взаимодействие MuSK с рапсином и агрином соответственно. Fig. 13.20. Postsynaptic Components of AChR Rich Regions at the vertebrate skeletal neuromuscular junction. The dystrophin glycoprotein complex (utrophin, a- and b-dystroglycan, and the sarcoglycans) links together the actin cytoskeleton, the membrane, and the extracellular matrix. Agrin binds to laminin and α dystroglycan and signals through the receptor tyrosine kinase MuSK to trigger formation of the postsynaptic apparatus during development (Chapter 23). Rapsyn plays a key role in linking MuSK and AChRs to the cytoskeleton. RATL and MASC are as yet unidentified components that mediate interaction of MuSK with rapsyn and agrin, respectively. |
и компоненты комплекса дистрофика (dystrophin) играют определенную роль в локализации АХР. Дистрофиновый комплекс, который связывает вместе миофибриллы цитоскелета, мембрану и окружающий внеклеточный матрикс, также обеспечивает структурную опору для мышечной клетки. Мутации компонентов этого комплекса являются причиной развития мышечной дистрофии Дюшене, при которой мышечные волокна повреждаются и дегенерируют110).
В тормозных синапсах центральной нервной системы глициновые рецепторы «заякорены» в цитоскелете с помощью тубулинсвязываюшего белка гефирина (gephyrin)111). Гефирин также необходим и для локализации ГАМКA рецепторов в постсинаптической мембране, хотя прямого взаимодействия между гефирином и субъединицами ГАМКА рецепторов не было продемонстрировано. Гефирин взаимодействует с несколькими внутриклеточными компонентами, которые обеспечивают ответ клетки на активацию или действие трофических факторов. Такие взаимодействия, вероятно, играют центральную роль в создании и стабилизации постсинаптической специализации в тормозных синапсах.
В возбуждающих синапсах центральной нервной системы были обнаружены три семейства белков, которые взаимодействуют с глутаматными рецепторами (рис. 13.21)112· 113). Белки каждого из семейств имеют один или более PDZ доменов, которые являются консервативными регионами, опосредующими белок-белковые взаимодействия. Глутаматные рецепторы NMDA-типа связаны с белками семейства PSD—95, которые являются главными компонентами, образующими постсинаптическое уплотнение. Глутаматные рецепторы АМРА-типа соединены с белками семейства GRIP. Метаботропные Глутаматные рецепторы связаны с членами семейства Homer белков. Первоначально внимание исследователей было сконцентрировано на той роли, которую такие белки играют в локализации рецепторов в определенных местах на синаптической мембране. Однако стало ясно, что эти белки также играют важную роль в создании внутриклеточной структуры, которая активирует (рекрутирует) внутриклеточные сигналь-
Глава 13. Клеточная и молекулярная биохимия синаптической передачи 285
|
| Рис. 13.21. Глутаматные рецепторы связаны с постсинаптическим скаффолдом (этажеркой), который включает белки, вовлеченные во внутриклеточные сигнальные каскады. Члены семейства белков GRIP связывают АМРА рецепторы с рецептором IP3. PSD-95 и его гомологи соединяют NMDA рецепторы с Yotiao, nNOS, Src, SynGAP и GKAP. CaMKII связывает NMDA рецептор с MyoV. Семейство Хомерных белков соединяет метаботропный глутаматный рецептор с Shank и, таким образом, связывает его с комплексом NMDA рецептора. Fig. 13.21. Glutamate Receptors Are Linked to a Postsynaptic Scaffold that includes proteins involved in intracellular signaling cascades. Members of the GRIP protein family link AMPA receptors to the IP3 receptor. PSD-95 and its homologues connect NMDA receptors to Yotiao, nNOS, Src, SynGAP, and GKAP. CaMKII binds to NMDA receptors and to MyoV. The Homer protein family links metabotropic glutamate receptors to Shank and thereby to the NMDA receptor complex. (After Sheng and Lee, 2000.) |
ные белки, включая синтазу оксида азота, рецептор тирозинкиназ Raf, MAP и Rsk-киназы, рецепторы 1Р3 и Ras-подобные малые ГТФазы113). Таким образом, эти белки могут не только определять расположение рецепторов, но также детерминировать последствия активации рецепторов.
оНХЯЙ ОН ЯЮИРС: