Мутация в гене белка синаптофизина приводит к тому, что у нейронов заканчивается «тара» для перевозки нейромедиаторов, и они перестают эффективно передавать нервный сигнал.

В лаборатории Университета Висконсина-Мэдисона (США) удалось разрешить четвертьвековую загадку, связанную с белком синаптофизином. Про него давно было известно, что он участвует в передаче нервного сигнала, но, хотя синаптофизин является одним из главных компонентов мембранных пузырьков, перевозящих нейромедиаторы, его конкретные функции долгое время оставались невыясненными.

Нейромедиаторы — вещества, которые опосредуют передачу нервного импульса от одного нейрона к другому. Но как это происходит? Молекулы нейромедиатора не растворены в цитоплазме клетки, а сконцентрированы в особых мембранных пузырьках — везикулах. Когда нейрон возбуждается, эти пузырьки сливаются с общеклеточной мембраной и выбрасывают сигнальные молекулы в синаптическую щель. Соседний нейрон ловит молекулы нейромедиатора и каким-то образом активируется. Но для исходного нейрона на этом всё не заканчивается: ему надо как-то восполнить запас везикул и наполнить их новой порцией нейромедиатора. Процесс создания новых мембранных пузырьков выглядит так, как если бы от внешней мембраны клетки отщипывались крохотные пузырьки и отправлялись в глубь клетки. И вот как раз на этом этапе, как пишут учёные в журнале Neuron, в игру вступает синаптофизин.

Рис. 1. Синапс между двумя нейронами в коре головного мозга; хорошо видны мембранные пузырьки (везикулы) внутри одного из нейронов. (Фото CNRI).

Эдвин Чепмэн занимается загадкой синаптофизина с 1980-х годов, но только сейчас научно-технические достижения сделали возможным непосредственное наблюдение за движением мембранных пузырьков в нервных клетках. Исследователи использовали мышей, у которых был выключен ген синаптофизина; кроме того, они сумели пометить флуоресцентной меткой белки, входящие в состав мембраны нейромедиаторных пузырьков. Таким образом им удалось проследить за движением пузырьков при возбуждении нейрона.

Оказалось, что без синаптофизина везикулы с сигнальным молекулами свободно выбрасывают содержимое в синаптическую щель, но при этом запас пузырьков в нейроне не возобновляется. Иначе говоря, нервная клетка при отсутствии этого белка становится… почти «одноразовой»: она может передать нервный импульс только очень ограниченное число раз, пока не исчерпается весь запас нейромедиаторных пузырьков.

Мутации в гене синаптофизина часто выявляются при задержках у человека умственного развития и затруднениях в обучении.

Безусловно, связь между синаптофизином и дефектами умственного развития требует всестороннего изучения, однако базовый механизм в общих чертах можно считать раскрытым: плохая работа белка делает невозможным многократное повторное проведение нервного импульса, что, как считается, лежит в основе всякого мыслительного процесса.