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O estudo mostra como transporte do glutamato da movimentação dos íons do sódio no sistema nervoso central

Os cientistas do centro de pesquisa de MIPT para mecanismos moleculars do envelhecimento e doenças relativas à idade juntaram-se a forças com seus colegas de Forschungszentrum Jülich, Alemanha, e descobriram-se como transporte do glutamato da movimentação dos íons do sódio no sistema nervoso central.

O glutamato é o neurotransmissor excitatory o mais importante e é removido activamente da fenda synaptic entre os neurônios pelas proteínas de transporte especializadas chamadas transportadores excitatory do ácido aminado (EAATs). Os resultados são relatados em avanços da ciência.

O glutamato transmite sinais de activação de um neurônio a outro. Para assegurar-se de que a sinalização glutamatergic esteja terminada precisamente, o neurotransmissor é removido ràpida da fenda synaptic após sua liberação; esta é a tarefa de proteínas especializadas, os transportadores do glutamato de EAAT.

EAATs é transportadores activos secundários e usa inclinações de concentração de íons do sódio para conduzir a tomada do glutamato em pilhas.

Com tal fim, os transportadores ligam o neurotransmissor junto com três íons do sódio do lado externo da membrana para shuttle sua carga ao interior da pilha. O inclinação fisiológico do sódio, com concentrações mais altas do íon no extracelular do que no compartimento intracelular, serve assim como a fonte de energia.

Contudo, foi obscuro como coordenada de EAATs o emperramento acoplado do glutamato junto com íons do sódio e como os íons conduzem este processo.

Os pesquisadores têm respondido agora a esta pergunta: O cristalografia de alta resolução do raio X forneceu instantâneos estruturais incredibly exactos de um transportador do glutamato do sódio-limite mesmo antes do emperramento do glutamato.

As simulações moleculars em super-computadores de Jülich e em experiências funcionais poderiam então identificar como o emperramento de dois íons do sódio provoca o emperramento do glutamato e de um terceiro íon do sódio (Fig. 1).

Estes resultados, relatados mais cedo por Forschungszentrum Jülich em uma nota de imprensa, descobrem princípios moleculars importantes de processamento de informação no cérebro e poderiam informar aproximações terapêuticas novas para doenças de cérebro isquêmicas tais como o curso, onde o transporte danificado do glutamato conduz às concentrações elevados do glutamato.

Nossos resultados fornecem introspecções em como o transporte do neurotransmissor trabalha no sistema nervoso mamífero e no que pôde interromper este transporte, causar problemas com memória e os aprender.”

Kirill Kovalev, centro para mecanismos moleculars do envelhecimento e de doenças relativas à idade, instituto de Moscovo da física 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.