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Lo studio mostra come il trasporto del glutammato dell'unità degli ioni del sodio nel sistema nervoso centrale

Gli scienziati dal centro di ricerca di MIPT per i meccanismi molecolari di invecchiamento e le malattie relative all'età hanno unito le forze con i loro colleghi da Forschungszentrum Jülich, Germania ed hanno scoperto come il trasporto del glutammato dell'unità degli ioni del sodio nel sistema nervoso centrale.

Il glutammato è il neurotrasmettitore eccitante più importante ed attivamente è eliminato dallo spacco sinaptico fra i neuroni dalle proteine di trasporto specializzate chiamate trasportatori eccitanti dell'amminoacido (EAATs). I risultati sono riferiti negli avanzamenti di scienza.

Il glutammato trasmette i segnali d'attivazione da un neurone ad un altro. Per assicurare che la segnalazione glutamatergic sia terminata precisamente, il neurotrasmettitore è eliminato rapido dallo spacco sinaptico dopo la sua versione; ciò è il compito delle proteine specializzate, i trasportatori del glutammato di EAAT.

EAATs è trasportatori attivi secondari ed usa i gradienti di concentrazione degli ioni del sodio per determinare l'assorbimento del glutammato nelle celle.

A questo scopo, i trasportatori legano il neurotrasmettitore insieme a tre ioni del sodio dal lato esterno della membrana per muovere il loro carico avanti e indietro all'interno delle cellule. Il gradiente fisiologico del sodio, con le più alte concentrazioni nello ione sull'extracellulare che nel compartimento intracellulare, così servisce da fonte di energia.

Tuttavia, è stato poco chiaro come coordinata di EAATs il legame coppia del glutammato insieme agli ioni del sodio e come gli ioni determinano questo trattamento.

I ricercatori ora hanno risposto a questo problema: La cristallografia a raggi x ad alta definizione ha fornito le istantanee strutturali incredibilmente accurate ad un di un trasportatore diretto a sodio del glutammato subito prima del legame del glutammato.

Le simulazioni molecolari sui supercomputer di Jülich e sugli esperimenti funzionali potrebbero poi identificare come l'associazione di due ioni del sodio avvia l'associazione del glutammato e di un terzo ione del sodio (fig. 1).

Questi risultati, più presto riferiti da Forschungszentrum Jülich in un comunicato stampa, scoprono i principi molecolari importanti di elaborazione delle informazioni nel cervello e potrebbero informare gli approcci terapeutici novelli per le malattie di cervello ischemiche quale il colpo, in cui il trasporto alterato del glutammato piombo alle concentrazioni elevate nel glutammato.

I nostri risultati forniscono le comprensioni in come il trasporto del neurotrasmettitore funziona nel sistema nervoso mammifero ed in che cosa potrebbe interrompere questo trasporto, causare i problemi con la memoria ed imparare.„

Kirill Kovalev, centro per i meccanismi molecolari di invecchiamento e delle malattie relative all'età, istituto di Mosca di fisica e tecnologia

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.