Команда из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе сообщает, что белок, называемый IDOL, нацелен на и предотвращает перепроизводство синаптического белка ApoER2, корректировку, которая позволяет соединениям между нейронами изменяться в процессе обучения людей и животных. Исследователи пришли к выводу, что реципрокная активность IDOL / ApoER2 в мозге позволяет синапсам подвергаться формированию и разборке по мере обучения.
Люди (и мыши) учатся методом проб и ошибок – процесс, который нейробиологи могут объяснить на клеточном уровне. По мере того, как обучение продолжается, контактные лица звонили "синапсы" между нейронами в цепи усиливаются во время успешного "испытания," в то время как непродуктивные схемы постепенно ослабевают и исчезают. Способность реорганизовывать подобные пути в головном мозге частично зависит от формы клеток. Стабильные синапсы образуются, когда нейрон расширяет части, называемые "дендриты," которые часто имеют шипы, которые служат площадками для посадки входящих нервных волокон. Напротив, синапсы ослабевают, когда дендриты сжимаются, а количество или размер шипов уменьшается. Сильные синаптические связи также отображают мембранный белок под названием ApoER2; исследователи предположили, что для устранения бесполезных синапсов может потребоваться удаление ApoER2. Работая на животных моделях болезни Альцгеймера, эта исследовательская группа ранее сообщала, что IDOL запускает деградацию рецептора LDL, белка, который очень похож на ApoER2.
Команда подтвердила, что IDOL, чья обычная работа – запускать разрушение ненужных белков, находится в синапсах в нормальном мозгу мыши. Затем исследователи нарушили нормальный баланс между IDOL и ApoER2 в ряде экспериментальных контекстов, включая культивированные нейроны, срезы ткани мозга мышей и живых мышей. В целом, они обнаружили, что содержание ApoER2 в нейронах обратно пропорционально активности IDOL. Экспериментальное повышение уровня белка IDOL вызвало потерю ApoER2 в корковых нейронах, как и предполагалось, и нарушило образование шипов на дендритах. Напротив, экспериментальное истощение IDOL в нейронах, культивируемых из гиппокампа, основного места хранения памяти в мозге, спровоцировало необычно высокую экспрессию ApoER2, уменьшило дендритные шипы и заблокировало увеличение силы синапсов, обычно наблюдаемое после интенсивной электрической стимуляции, явление, называемое LTP. (или длительное потенцирование). Наконец, мыши, у которых отсутствует белок IDOL, плохо справлялись с поведенческими тестами пространственной памяти и обусловленности, основанной на страхе. Эта работа показывает, что IDOL защищает нейроны от производства слишком большого количества белка ApoER2 и "запирать" к клеточному размеру, форме и структуре, несовместимым с обучением.
В документе пара IDOL / ApoER2 раскрывается как ключевые игроки, управляющие клеточными изменениями, необходимыми для обучения и памяти, что является очень изученной темой в биологии. Параллельно с этим лаборатория, которая до сих пор занималась изучением липидного обмена, изучала различную роль, которую играет IDOL в регулировании уровней ЛПНП или "плохой," холестерин. Слияние двух разных областей IDOL повышает вероятность того, что аномальный липидный метаболизм связан с когнитивными расстройствами, такими как болезнь Альцгеймера, для которых высокий уровень холестерина является фактором риска.
Это исследование было опубликовано в рецензируемом журнале с открытым доступом eLife.