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Il diffuso recettore cerebrale nasconde un sorprendente meccanismo d’azione

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Credito: Pixabay/CC0 di dominio pubblico

Una delle molecole più importanti nel cervello non funziona come pensavano gli scienziati, secondo il nuovo lavoro dei ricercatori del Vagelos College of Physicians and Surgeons della Columbia University e della Carnegie Mellon University.

I risultati, pubblicati il ​​20 aprile in Natura, può aiutare lo sviluppo di una nuova generazione di terapie neurologiche e psichiatriche più efficaci con minori effetti collaterali.

La nuova ricerca esamina da vicino il glutammato, il neurotrasmettitore più diffuso nel cervello. Il glutammato si lega ai recettori delle cellule cerebrali, che apre un canale nella cellula, consentendo agli ioni di passare per propagare un segnale elettrico.

“Il modo in cui funziona il cervello è attraverso la comunicazione tra i neuroni, e questi sono i principali recettori che consentono questa comunicazione”, afferma Alexander Sobolevsky, Ph.D., professore associato di biochimica e biofisica molecolare alla Columbia e autore senior dell’articolo.

Ciascun recettore può legare fino a quattro molecole di glutammato e produrre quattro diversi livelli di conduttività. Studi precedenti avevano collegato il legame alla conduttività in modo graduale, in cui il legame di ogni molecola di glutammato aggiuntiva aumentava la conduttività di un altro passaggio.

Sebbene quella spiegazione avesse un senso, nessuno l’aveva osservata abbastanza da vicino per confermarla. Nel nuovo lavoro, i ricercatori hanno combinato una tecnica chiamata microscopia crioelettronica con una sofisticata analisi dei dati per rivelare le prime immagini dettagliate del legame del glutammato ai suoi recettori.

“In realtà abbiamo condotto esperimenti nelle condizioni in cui vediamo tutti questi intermedi, un glutammato e poi due glutammati, tre glutammati, e poi li lega tutti e quattro”, afferma Sobolevsky.

Queste immagini rivelano che il glutammato si lega alle subunità del suo recettore solo in schemi specifici. Ciò ribalta l’opinione prevalente secondo cui ciascuna subunità si lega al glutammato in modo indipendente e punta verso nuovi livelli di complessità nella segnalazione neuronale e nelle risposte ai farmaci.

Invece di semplici transizioni graduali, Sobolevsky e i suoi colleghi hanno scoperto che una molecola di glutammato deve legarsi a una delle due subunità recettoriali specifiche prima che qualsiasi glutammato possa legarsi alle altre due subunità. Inoltre, i livelli di conducibilità del recettore non erano direttamente correlati al numero di glutammati ad esso legati; un recettore potrebbe avere due o più glutammati attaccati ma raggiungere comunque solo il primo livello di conduttività.

I risultati aprono una linea di indagine completamente nuova e il team sta ora esaminando come diverse molecole accessorie sui neuroni influenzino l’interazione. Imparare di più sugli stati di attivazione specifici dei recettori del glutammato può aiutare lo sviluppo di farmaci migliori per le condizioni che coinvolgono i recettori del glutammato, come depressione, demenza, morbo di Parkinson, epilessia e ictus.


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