Шановні колеги! Науковий семінар Інституту біохімії ім. О.В.Палладіна НАН України «Актуальні проблеми сучасної біохімії» продовжує свою роботу. На черговому засіданні семінару, яке відбудеться 9-го квітня 2012 р. (УВАГА: ЦЕ - ПОНЕДІЛОК!, НЕТИПОВИЙ ДЛЯ ПРОВЕДЕННЯ НАШОГО СЕМІНАРУ ДЕНЬ) о 10-30 в Актовій залі Інституту, планується заслухати доповідь пров. інж. Гуменюка Віталія Петровича (відділ нейрохімії ІБХ НАНУ) «Вплив вмісту холестеролу в мембранах нервових клітин на секреторний процес». Мова йде за апробацію кандидатської дисертації. Традиційно до цього листа додається файл із тезами доповіді (в авторському виконанні). Запрошую до участі у роботі нашого семінару. З повагою – С.О.Костерін.
Вплив вмісту холестеролу в мембранах нервових клітин на
секреторний процес
Гуменюк Віталій
Інститут біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України,
відділ нейрохімії
Процес екзоцитозу відбувається у декілька етапів: наближення синаптичних везикул (СВ) до плазматичної мембрани, їх докінг, активація, кальцій-ініційоване злиття із плазмалемою та вивільнення нейромедіатору в синаптичну щілину. Визначальним етапом, що забезпечує ефективну передачу сигналу в нейронах, є злиття СВ з плазматичною мембраною, яке потребує злагодженої дії протеїнових та ліпідних компонентів клітини. В секреторних клітинах мембранозв’язані протеїни, зокрема SNARE, локалізовані в ліпідних мікродоменах, які збагачені на холестерол та сфінголіпіди, функціонують як динамічні утворення та мають регуляторний вплив на процес секреції.
Роль мембранного холестеролу в реалізації окремих етапів екзоцитозу є маловивченою. За використанням безклітинної модельної системи екзоцитозу було ідентифіковано два етапи процесу екзоцитозу: агрегація СВ (без злиття їх мембран), що імітує in vitro етап докінгу; кальційініційоване злиття СВ з плазматичними мембранами синаптосом (злиття гетеротипних мембран) або СВ між собою (злиття гомотипних мембран). Основною метою було дослідити, як впливає зміна рівню холестеролу в мембранних структурах синаптосом головного мозку щурів на агрегацію СВ, їх Са2+- ініційоване злиття з плазматичними мембранами синаптосом або між собою та на стимульоване вивільнення глутамату.
Для зміни вмісту мембранного холестеролу використовували метил-?-циклодекстрин (МЦД). Було підібрано умови вилучення холестеролу з мембранних структур синаптосом, яке залежало від концентрації МЦД, часу інкубації та температури середовища.
Методом лазерно-кореляційної спектроскопії встановлено, що вилучення холестеролу із синаптичних везикул не призводить до зміни розподілу розмірів часток в суспензії. Разом з тим, кінетика Са2+-стимульованого злиття мембран змінюється зі зміною вмісту холестеролу. Зниження вмісту холестеролу в плазматичних мембранах синаптосом на 8 % призводить до інгібування їх Са2+-залежного злиття з СВ. Але рівень злиття мембран з СВ не відрізнявся від контрольного значення при більш значному видаленні холестеролу з плазматичних мембран (25 %). Це можливо пояснюється змінами фізичних властивостей ліпідного бішару та/або порушенням функції мембранозв’язаних протеїнів. Зазначимо, що предінкубація синаптосом з МЦД зменшувала стимульоване кальцієм вивільнення глутамату на 32 %.
Відомо, що основна дія антиепілептичних препаратів полягає у впливі на процес синаптичної передачі. Цілком логічно було дослідити дію антиепілептичних препаратів на процес злиття гомотипних мембран СВ. Було виявлено, що етосуксимід, вальпроат натрію та габапентин активують кальцій-стимульоване злиття СВ та діють через протеїни, функціонування яких не залежить від рівню холестеролу в мембрані.
Для збільшення рівню холестеролу в плазматичних мембранах синаптосом був застосований комплекс МЦД:холестерол. За умов збільшення рівню холестеролу на 30 % спостерігається уповільнення кінетики кальцій-стимульованого злиття мембран з СВ в безклітинній системі. Виявлено підвищений рівень холестеролу в мембранах синаптосом головного мозку щурів із діабетом 1 типу та Д3 гіповітамінозом та інгібування процесу останнього етапу екзоцитозу – злиття мембран.
Одержані дані вказують, що концентрація холестеролу в плазмалемі та синаптичних везикулах є важливим фактором регулювання функції мембранних протеїнів, що забезпечують ефективності синаптичної передачі в нервових закінченнях.