Исследователи из Университета Канадзавы, Киотского университета, SOKENDAI и Национального института физиологических наук впервые увидели, как ключевой белок памяти CaMKIIα собирается в цепочки. Работа опубликована в журнале Science Advances. Данную информацию сообщает портал Phys.org.
CaMKIIα участвует в укреплении связей между клетками мозга при формировании новых воспоминаний. Раньше было известно, что белок накапливается в активных зонах контакта, но как именно отдельные молекулы соединяются, оставалось неясным.
Команда под руководством Микихиро Сибаты использовала высокоскоростную атомно-силовую микроскопию, позволяющую видеть отдельные молекулы в реальном времени. В условиях, похожих на те, что внутри синапса — высокая плотность и ограниченное движение — молекулы CaMKIIα контактируют друг с другом и образуют стабильные цепочки из нескольких ферментных комплексов.
При активации белка, когда уровень кальция в клетке растёт, рабочие части молекулы выдвигаются наружу, и цепочки становятся крупнее. Расстояние между соседними молекулами увеличивается примерно на четыре нанометра. Добавление фосфатной группы помогает большим цепочкам оставаться стабильными.
Учёные также изучили мутантную форму белка P212L, связанную с нарушением развития мозга. Она образует гораздо более крупные группы даже в неактивном состоянии. Это может объяснять чрезмерную активность синапсов при таких нарушениях.
Авторы отмечают, что пока цепочки наблюдали только в очищенной системе на поверхности слюды, а не внутри живых нейронов. Тем не менее работа даёт новую модель того, как концентрация, активация и подвижность CaMKIIα вместе организуют передачу сигнала в синапсах.