Нейрохимия - Ашмарин И.П.
ISBN 5-900760-02-2
Скачать (прямая ссылка):
382
уровень фосфорилирования фосфоинозитидов, которые, как полагают, оказывают значительное влияние на заряд и состояние ионных каналов постсинаптической мембраны и, следовательно, на степень “проторенности” синапса.
Дополнительным свидетельством значения фосфорилирования протеинкиназой С белка В-50 (или белка Fj, который скорее всего идентичен ему) служат результаты экспериментов с долговременной синаптической потенииацией нейронов гиппокампа. Феномен долговременной синаптической потенциа-ции заключается в том, что после длительного высокочастотного раздражения нервной клетки ее ответ на приходящие импульсы в течение довольно продолжительного времени оказывается усиленным. Это явление в настоящее время служит одной из основных моделей нейронной пластичности, которая, как было сказано, в свою очередь используется для изучения механизмов памяти. В ряде экспериментов различных исследователей было показано, что во время долговременной синаптической потенциации нейронов гиппокампа происходит резкая активация фосфорилирования белка В-50 (F.) протеинкиназой С.
Весьма перспективной представляется новая проблема, основанная на активации ионами кальция кальмодулин-зависи-мой протеинкиназы II (К3П II). Последняя замечательна тем, что после первичной активации она способна к аутофосфори-лированию, поддерживающему далее ее активность и активность вновь синтезируемых молекул этого фермента в течение очень длительного времени. К3П II локализована в синапсах и может таким образом участвовать в механизмах длительного изменения проводимости данного синапса.
В последнее время внимание ряда исследователей привлекает возможная роль ганглиозидов в кальций-зависимых синаптических процессах- Ганглиозиды способны, в частности, активно участвовать в стимуляции как глутаматных рецепторов коры и гиппокампа, так и некоторых синаптосомальных протеинкиназ. При этом необходимым условием является образование комплексов ганглиозидов с ионами кальция.
Изменение состояния синаптического аппарата при прохождении нервного импульса может влиять также еще на одну группу биохимических процессов — синтез циклических нуклеотидов. При этом может происходить как активация, так и ингибирование ферментов этой системы. Модификация деятельности циклазной системы может осуществляться путем прямого воздействия через рецептор медиатором (обычным или пеп-
383
тидным) или ко-медиатором на аденилат-или гуанилатциклазу. Активация циклазных систем связана с увеличением концентрации ионов кальция, так как некоторые циклазы являются кальций-зависимыми ферментами. Синтезированные в результате циклические нуклеотиды — цАМФ и цГМФ, в свою очередь, активируют некоторые протеинкиназы, оказывающие влияние на фосфорилирование ряда белков (вероятно, иных, чем те, которые фосфорилируются под действием кальций-зависи-мых протеинкиназ).
Изменение интенсивности фосфорилирования ряда белков, в частности белков хроматина, РНК-полимеразы и рибосом может влиять на синтез некоторых нейроспецифических белков. В гл.З уже приводились данные о корреляции синтеза и содержания ряда нейроспецифических белков с формированием памяти. Среди таких белков наиболее исследованы два — белок S-100 и белок 14-3-2. Оба белка считаются нейроспеци-фическими, так как их содержание в головном мозге значительно превышает количество, обнаруживаемое в любом другом органе (для S-100 приблизительно в десять тысяч, а для 14-3-2 — в 100-200 раз). При этом показано, что белок 14-3-2 содержится главным образом в нейронах, a S-100 — в клетках глии. Кроме того, S-100 обнаружен в синапсах, что дает основание полагать, что он участвует в формировании связей между нейронами.
Было показано, что содержание белка S-100 в нейронах гиппокампа начинает возрастать примерно через час после обучения, достигает максимума через 3-6 ч и через несколько суток возвращается к исходному уровню. Сходная динамика обнаружена и для процесса обновления белка 14-3-2, оцениваемого по скорости включения в него меченого лейцина.
Свидетельством в пользу того, что нейроспецифические белки принимают участие в процессах памяти, служат эксперименты, в которых показано, что введение антисыворотки к белку S-100 в желудочки мозга нарушает обучение крыс. Спонтанное поведение, в частности двигательная активность, при этом не изменялась. Кроме того, необходимо иметь в виду общеизвестные факты, говорящие о том, что подавление синтеза белка в мозге ведет к нарушению фазы консолидации и формирования ООП и ДПп. Таким образом, есть все основания считать, что в основе продолжительных типов ООП лежит синтез определенных нейроспецифических белков, которые могут встраиваться в синаптические мембраны.
К числу процессов, способных опосредованно влиять на обучение, относится также модификация синтеза нуклеиновых ки-
384
слот. В недавнем прошлом среди исследователей было распространено представление о том, что запоминаемая информация хранится в клетках мозга в виде последовательности нуклеотидов во вновь синтезированных нуклеиновых кислотах. В связи с этим ссылались на большое количество экспериментальных данных, свидетельствующих о том, что при обучении происходит увеличение синтеза некоторых фракций РНК, в том числе таких, состав которых отличается от последовательности нуклеотидов, характерной для РНК необученных животных. По современным представлениям, однако, эти данные объясняются не синтезом принципиально новой РНК, последовательность нуклеотидов в которой не была закодирована в клетке (например в ДНК), а включением, экспрессией участков генома, ответственных за описанный синтез нейроспецифических белков, связанных с обучением.
