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L'étude montre comment transport de glutamate d'entraînement d'ions de sodium dans le système nerveux central

Les scientifiques du centre de recherche de MIPT pour des mécanismes moléculaires des maladies de vieillissement et de lié à l'âge ont joint des forces avec leurs collègues de Forschungszentrum Jülich, Allemagne, et ont découvert comment transport de glutamate d'entraînement d'ions de sodium dans le système nerveux central.

Le glutamate est la neurotransmetteur excitatoire la plus importante et est activement retiré de la fente synaptique entre les neurones par les tambours de chalut acides aminés excitatoires appelés spécialisés de protéines de transport (EAATs). Les découvertes sont rapportées dans des avances de la Science.

Le glutamate transmet les signes de commande d'un neurone à l'autre. Pour s'assurer que la signalisation glutamatergic est avec précision mise fin, la neurotransmetteur est rapidement éliminée de la fente synaptique après son desserrage ; c'est la tâche des protéines spécialisées, les tambours de chalut de glutamate d'EAAT.

EAATs sont les tambours de chalut actifs secondaires et emploient des gradients de concentration des ions de sodium pour piloter la prise de glutamate dans des cellules.

À cet effet, les tambours de chalut grippent la neurotransmetteur avec trois ions de sodium du côté externe de la membrane pour faire la navette leur cargaison à l'intérieur des cellules. Le gradient physiologique de sodium, avec des concentrations plus élevées en ion sur l'extracellulaire que dans le compartiment intracellulaire, sert ainsi de source d'énergie.

Cependant, il a été peu clair comment coordonnée d'EAATs la liaison accouplée du glutamate avec des ions de sodium et comment les ions pilotent ce procédé.

Les chercheurs ont maintenant répondu à cette question : La cristallographie à haute résolution de rayon X a fourni des instantanés structurels incroyablement précis d'un tambour de chalut lié par sodium de glutamate juste avant la liaison du glutamate.

Les simulations moléculaires sur des superordinateurs de Jülich et des expériences fonctionnelles pourraient alors recenser comment le grippement de deux ions de sodium déclenche le grippement du glutamate et d'un troisième ion de sodium (fig. 1).

Ces résultats, plus tôt rapportés par Forschungszentrum Jülich dans un communiqué, découvrent des principes moléculaires importants du traitement des données dans le cerveau et pourraient aviser des approches thérapeutiques nouvelles pour les encéphalopathies ischémiques telles que la rappe, où le transport nui de glutamate mène aux concentrations élevées en glutamate.

Nos découvertes fournissent des analyses dans la façon dont le transport de neurotransmetteur fonctionne dans le système nerveux mammifère et ce qui pourrait perturber ce transport, poser des problèmes avec la mémoire et apprendre. »

Kirill Kovalev, centre pour les mécanismes moléculaires des maladies de vieillissement et de lié à l'âge, l'institut de Moscou de la physique et la technologie

Source:
Journal reference:

Alleva, C., et al. (2020) Na+-dependent gate dynamics and electrostatic attraction ensure substrate coupling in glutamate transporters. Science Advances. doi.org/10.1126/sciadv.aba9854.